【正文】 負(fù)責(zé)的內(nèi)容：夾持機(jī)構(gòu)承載能力和承載能力的研究。該平臺既可充分發(fā)揮MATLAB的強大的計算功能,又可使用戶在直觀簡潔的操作界面上,只需輸入相關(guān)數(shù)據(jù),通過簡單的鼠標(biāo)和鍵盤操作就可以完成復(fù)雜的計算,并可以得到可視化的計算結(jié)果,完成整套分析解決方案，方便了巨型重載操作機(jī)夾持系統(tǒng)的研究工作。如圖12 所示：圖12 運動副反力測定實驗臺4）、重載夾持操作系統(tǒng)性能評估數(shù)字仿真平臺。可在實際鍛造工況下進(jìn)行夾持操作實驗：如新舊機(jī)構(gòu)性能對比實驗、鉗口與鍛件之間的摩擦特性實驗、夾持裝置承載能力實驗、夾持力封閉實驗、夾持操作高精度定位控制實驗、多元并聯(lián)驅(qū)動的負(fù)載均衡與同步控制實驗。2 工作條件（包括已具備的實驗條件，尚缺少的實驗條件和擬解決的途徑，包括利用國家實驗室、國家重點實驗室和部門重點實驗室等研究基地的計劃與落實情況）機(jī)電工程學(xué)院是一所進(jìn)行現(xiàn)代機(jī)電工程及相關(guān)學(xué)科的科學(xué)技術(shù)研究和人才培養(yǎng)的綜合機(jī)構(gòu)，學(xué)院擁有機(jī)械設(shè)計及理論和機(jī)械設(shè)計制造及其自動化兩個國家級重點學(xué)科。ADMES編寫新的動力學(xué)仿真軟件，進(jìn)行仿真與實驗對比，檢驗新的動力學(xué)模型的真實性。5 年度研究計劃及預(yù)期研究成果（發(fā)表論文、申請專利等）1）年度研究計劃（1）、—— 進(jìn)一步調(diào)研，詳細(xì)制定研究計劃；設(shè)計運動副反力測定實驗方案及實驗臺。綜上所述，本項目立足工程實際，具有堅實的理論基礎(chǔ)，以近幾年所取得的研究成果為指導(dǎo)開展研究，課題依托教育部重點實驗室，硬件資源能夠滿足本課題的要求，項目組成員具有豐富的理論和實踐工作經(jīng)驗，因此本項目是可行的。（3）重載裝置優(yōu)化設(shè)計的研究方法以重載夾持裝置為研究對象，分析反作用力響應(yīng)盲區(qū)對重載機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定條件及摩擦約束條件（即力封閉性能）的影響，通過拓?fù)鋱D同構(gòu)變元方法，降低重載裝置整體轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的自由度，改善力封閉性能。（2）、基于反作用力響應(yīng)盲區(qū)的重載裝置完整動力學(xué)模型的建立（3）、重載裝置拓?fù)渫瑯?gòu)及變元優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型建立 3采取的研究方案及可行性分析（包括有關(guān)方法、技術(shù)路線、實驗手段、關(guān)鍵技術(shù)等說明）（1）運動副反力動態(tài)響應(yīng)的順應(yīng)性及不確定的研究方法① 用Adams軟件對重載夾持裝置進(jìn)行動力學(xué)仿真，模擬計算出夾持裝置在不同工況和工位下各鉸鏈的運動副反力變化情況，找出各運動副反力的方向出現(xiàn)無規(guī)律跳躍的位置和時段，分析經(jīng)典剛?cè)狍w動力學(xué)模型存在缺陷。、研究目標(biāo)本項目以國家973項目的子課題“大尺度重型構(gòu)件穩(wěn)定夾持原理與夾持系統(tǒng)驅(qū)動策略”為研究背景，以巨型重載夾持裝置中的反作用力響應(yīng)盲區(qū)特性為基本著眼點，分析機(jī)械系統(tǒng)出現(xiàn)反向微動時主動力和從動阻力變換規(guī)律，建立摩擦約束方程和完整剛?cè)狍w動力學(xué)模型，并分析重載裝置的力封閉性和承載能力，提出拓?fù)渫瑯?gòu)及變元優(yōu)化設(shè)計方法、完善巨型重載裝置的設(shè)計與優(yōu)化理論。加德納著，周進(jìn)雄，張陵(譯). 機(jī)構(gòu)動態(tài)仿真——使用MATLAB和SIMULINK [M]. 西安：西安交通大學(xué)出版社，2002 2 研究的主要內(nèi)容、研究目標(biāo)、擬解決的關(guān)鍵問題、研究內(nèi)容（1）、重載夾持裝置各運動副反力動態(tài)響應(yīng)的順應(yīng)性及不確定性研究在國家973項目的子課題“大尺度重型構(gòu)件穩(wěn)定夾持原理與夾持系統(tǒng)驅(qū)動策略”研究成果的基礎(chǔ)之上，研究各運動副反力動態(tài)響應(yīng)時間、順序及順應(yīng)性，分析機(jī)械系統(tǒng)出現(xiàn)反向微動時主動力和從動阻力變換規(guī)律，找出重載裝置不同工況和工位下各運動副反力不確定的原因。（3）、為發(fā)展和優(yōu)化我國巨型重載裝置的設(shè)計以及制造提供理論指導(dǎo)由于重載機(jī)械系統(tǒng)存在著復(fù)雜的摩擦關(guān)系，現(xiàn)有研究為避開模型計算等方面的困難，對真實力學(xué)系統(tǒng)中的摩擦轉(zhuǎn)化進(jìn)行了大量的簡化，簡化的結(jié)果往往造成了許多重要動力學(xué)特性信息的丟失，使現(xiàn)有的研究結(jié)論與工程應(yīng)用存在較大差距。由此可見，建立反作用力響應(yīng)盲區(qū)內(nèi)的動力學(xué)模型及反作用力響應(yīng)盲區(qū)對重載機(jī)械系統(tǒng)動力特性的影響是非常必要的。在建立機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)模型時，考慮的因素是否全面，建立的模型是否完整，直接關(guān)系到機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)分析和控制的精確度，進(jìn)而影響到重載裝置的品質(zhì)、性能等。此情況極為特殊，不做一般性的討論。 ，（i=1,2,…K； l=1,2,…M ； j=1,2,…N), 和分別為第i個構(gòu)件上受到的力和力矩，為第l個移動副摩擦力，為第j個轉(zhuǎn)動副摩擦力矩，各個力可由動態(tài)靜力法求得。設(shè)： (4)稱為夾持機(jī)構(gòu)的反作用力響應(yīng)盲區(qū)。當(dāng)夾緊力大于某一值時，重載夾持裝置產(chǎn)生反向運動，導(dǎo)致夾持失效。如在動力學(xué)建模方面，要研究建立與所有構(gòu)件及關(guān)節(jié)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量、慣性力（矩）、連接方式、摩擦、阻尼和結(jié)構(gòu)尺寸等諸多因素有關(guān)的精細(xì)模型，使其分析計算結(jié)果精度更高、更接近真值；在對精細(xì)模型定量分析研究的基礎(chǔ)上，要考慮建立滿足精度及控制要求的簡化模型，追求最快求解速度；開展系統(tǒng)動力學(xué)響應(yīng)的研究以指導(dǎo)動力學(xué)控制；研究并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)振動、平衡等問題以保證系統(tǒng)良好的動態(tài)性能[23，24]；研究考慮構(gòu)件的彈性、運動副間隙、制造及安裝誤差等因素影響的系統(tǒng)高等動力學(xué)分析問題。Liu等基于李群和李代數(shù)的基本理論[22]，利用NewtonEuler和Lagrange形式給出了一種通用的坐標(biāo)不變的剛體動力學(xué)建模數(shù)學(xué)框架，表明機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)建模和控制可以采用統(tǒng)一的幾何框架。而巨型重載裝置運動副的摩擦特殊性更主要體現(xiàn)在：在巨型重載裝置的傳動過程中，兩構(gòu)間之間傳遞的力非常大，并且力的方向在短時間內(nèi)急劇變化，造成兩構(gòu)件相互接觸的表面之間的摩擦力很大以及摩擦力方向不確定。我們國家在巨型重載操作裝備上遲遲不能縮短與世界領(lǐng)先水平的差距已經(jīng)嚴(yán)重的阻礙了國民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)，國家大戰(zhàn)略工程的全面推進(jìn)迫在眉睫。作為向各行各業(yè)提供裝備的機(jī)械工業(yè)，也得到了迅猛的發(fā)展。同時根據(jù)重載機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定條件及摩擦約束條件，得出重載裝置整體的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一動力學(xué)方程，分析其力封閉性和承載能力 ，建立拓?fù)渫瑯?gòu)及變元優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。3．申請人所在學(xué)院認(rèn)真審核，簽署意見后，將申請書（一式兩份）報送本科生院特色教育辦公室。中南大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目項 目 申 請 書(理工類)項目名稱：基于反作用力響應(yīng)盲區(qū)影響的重載裝置剛?cè)狍w動力學(xué)建模研究申 請 人： 所在班級： 機(jī)械0912班 指導(dǎo)教師： 學(xué)科專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 所在單位： 機(jī)電工程學(xué)院 聯(lián)系電話： E