【正文】 三、經(jīng)費預算開支科目 預算金費（元）主要用途備注預算經(jīng)費總額20000測試分析費4000建立重載裝置系統(tǒng)動力學模型，數(shù)學優(yōu)化模型的仿真和求解實驗材料費8000實驗臺改造及其購買輔助材料等儀器設備費3500購買壓力傳感器等測試設備科研業(yè)務費4500電腦耗材、資料檢索、打印、復印等四、指導教師意見 簽字： 日期：五、學院初審意見 負責人簽字： （蓋章） 日期：六、大學生創(chuàng)新訓練項目專家組意見 負責人簽名： （蓋章） 日期： 七、學校領導小組審批意見 負責人簽名： 日期： 20。因此，該項目是本項目的一類應用實例，也是本項目理論研究范疇之一。圖13 重載操作裝備夾持系統(tǒng)仿真與分析平臺主界面圖承擔科研項目情況（申請人和項目組主要成員正在承擔的科研項目情況，要注明項目的名稱和編號、經(jīng)費來源、起止年月、與本項目的關系及負責的內容等）項目組成員2007年參加了國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）項目“巨型重載操作裝備的基礎學科問題”（項目編號：2006CB705400）中的子課題“大尺度重型構件穩(wěn)定夾持原理與夾持系統(tǒng)驅動策略”（ 項目編號：2006CB705402）的研究工作。該平臺將MATLAB所提供的GUI功能結合simulink構造開放式的用戶界面, 建立了機械模塊、控制模塊、液壓模塊等，為導入adams 模型、交互式地提交和監(jiān)控MATLAB作業(yè)以及評估MATLAB仿真的結果提供了一個構建系統(tǒng)建模、仿真和實時控制一體化的操作界面。重載夾持操作系統(tǒng)性能評估數(shù)字仿真平臺可以對重載夾持系統(tǒng)進行多學科聯(lián)合數(shù)字仿真。3）、運動副反力測定實驗臺自行設計的運動副反力測定實驗臺可以實現(xiàn)對鉗頭上運動副反力的測量。配合建立的重載鍛造操作機夾持系統(tǒng)仿真與分析軟件平臺，對重載夾持系統(tǒng)進行性能評估、設計優(yōu)化及實驗驗證。該系統(tǒng)包括夾持系統(tǒng)、緩沖系統(tǒng)、行走系統(tǒng)。學院的鍛壓裝備與成形實驗室可以為本項目的研究提供鍛造夾持操作實驗系統(tǒng)、夾持器與接觸力檢測實驗臺、運動副反力測定實驗臺以及重載夾持操作系統(tǒng)性能評估數(shù)字仿真平臺。另外項目組成員及課題老師在重載夾持裝置夾持穩(wěn)定性設計方面擁有較為豐富的理論研究和實踐工作經(jīng)驗。2）預期研究結果（1）、找出運動副反力在機械系統(tǒng)運動過程中的變換規(guī)律，研究其順應性和不確定性，建立在考慮運動副摩擦情況下的集剛體動力學與接觸力學于一體的機械系統(tǒng)完備動力學模型，研究一種新的解決動力學方程奇異性的數(shù)值解法。（2）、—— 將新的重載裝置剛柔體動力學模型首先推廣應用到重載夾持裝置、型材軋機、采掘機械的動態(tài)特性分析與研究中。通過實驗觀測和理論研究初步分析在反作用力響應盲區(qū)內各運動副反力響應的順應性和產(chǎn)生不確定的原因。（3）、建立集剛柔體動力學與接觸力學于一體的機械系統(tǒng)完整動力學模型。4 本項目的特色與創(chuàng)新之處（1）、首次運用反作用力響應盲區(qū)這個全新的概念研究系統(tǒng)動力學模型的完整性。（2）本項目依托中南大學機電工程學院鍛壓裝備與成形實驗室開展研究，具有豐富的軟硬件資源，擁有Ansys，Labview，MATLAB,MS公司數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)等軟硬件設備，擁有鍛造夾持操作實驗系統(tǒng)、夾持器與接觸力檢測實驗臺、運動副反力測定實驗臺以及重載夾持操作系統(tǒng)性能評估數(shù)字仿真平臺，能夠滿足本課題所要求的綜合實驗條件。采用拓撲鄰接矩陣建立重載裝置整體轉化機構的統(tǒng)一力學方程，并分析其力封閉性和承載能力。（2）重載裝置完備剛柔體動力學建模的研究方法在分析運動副反力不確定的基礎上，對重載夾持裝置各運動副的接觸摩擦狀態(tài)進行判斷，用接觸力學和旋量理論分析機械系統(tǒng)的穩(wěn)定性，找到運動副反力的確定條件和機械系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定條件，建立摩擦約束方程，從而與經(jīng)典動力學方程組成考慮反作用力響應盲區(qū)特性的完整剛柔體動力學模型。② 通過運動副反力測定實驗，測量重載夾持裝置不同工況和工位下各運動副反力確定時的響應時間和順序，分析不確定的原因。在放大盲區(qū)的有利性和減小盲區(qū)的有害性方面上取得突破，完善反作用力響應盲區(qū)理論體系。在學術上，本研究運用反作用力響應盲區(qū)這個全新的概念研究系統(tǒng)動力學模型的完整性,期望建立新的機械系統(tǒng)動態(tài)響應的完整動力學理論體系。（4）、新的重載裝置剛柔體動力學模型的推廣應用將新的重載裝置剛柔體動力學模型首先推廣應用到重載夾持裝置、型材軋機、采掘機械的動態(tài)特性分析與研究中，以便檢驗并修正新模型，提高重載裝置剛柔體動力學模型的仿真精度。（2）、各運動副反力摩擦狀態(tài)的變化規(guī)律及摩擦約束條件研究在分析運動副反力不確定的基礎上，對重載夾持裝置各運動副的接觸摩擦狀態(tài)進行判斷，找到運動副反力的確定條件和機械系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定條件，建立摩擦約束方程，與經(jīng)典動力學方程組成考慮反作用力響應盲區(qū)特性的完整剛柔體動力學模型。F因此，從考慮反作用力響應盲區(qū)特性的角度分析重載裝置完備剛柔體動力學系統(tǒng)，研究反作用力響應盲區(qū)對重載夾持裝置夾持穩(wěn)定性的影響規(guī)律，探討反作用力響應盲區(qū)特性對重載裝置系統(tǒng)的優(yōu)化設計提供有力的理論支持，從而進一步提高我國巨型重載機械的設計制造水平。因此，建立完整的機械系統(tǒng)動力學模型是復雜機電控制系統(tǒng)的精細控制不可或缺的基礎。（2）、為研究重載裝置的復雜機電控制系統(tǒng)精細控制策略提供基礎現(xiàn)代復雜機電控制與系統(tǒng)動力學的融合是機電控制的發(fā)展趨勢，Liu[27]等基于李群和李代數(shù)的基本理論，利用NewtonEuler和Lagrange形式給出了一種通用的坐標不變的剛體動力學建模數(shù)學框架，表明復雜機電系統(tǒng)動力學建模與控制可以采用統(tǒng)一的幾何框架，復雜機電系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)動力學模型進行主動控制。如：我們應用ADAMS軟件對重載夾持裝置進行動力學仿真時發(fā)現(xiàn)：當夾持鍛件所需的夾緊力處于反作用力響應盲區(qū)內時，裝置各運動副反力的方向存在無規(guī)律的跳躍現(xiàn)象，所得出的結果與實測結果相差也較大，這表明經(jīng)典剛柔體動力學模型存在考慮因素不全面的缺陷。重載機械系統(tǒng)在變換工況或受到?jīng)_擊載荷時，就會產(chǎn)生反復振動，主動被動關系不斷改變，在力流的傳遞過程中，隨著沖擊載荷的不斷變化勢必導致運動副反力反復通過反作用力響應盲區(qū)。