【摘要】： 柔性多體系統(tǒng)是由多個(gè)剛體和柔性體相互連接而組成的系統(tǒng),在人們生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛。隨著高速機(jī)械、機(jī)器人和航天結(jié)構(gòu)的發(fā)展,對(duì)包含整體運(yùn)動(dòng)和彈性變形的柔性多體系統(tǒng)的研究越來(lái)越重要。 本論文的中心內(nèi)容是結(jié)合有限元分析軟件ANSYS與ADAMS仿真軟件各自的優(yōu)點(diǎn),對(duì)微型擺式發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)采取了柔性動(dòng)力學(xué)仿真分析、研究。并對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了恰當(dāng)、合理的分析。 基于模態(tài)疊加法和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中的約束模態(tài)綜合法,利用帶乘子的拉格朗日方程建立了動(dòng)力學(xué)方程,為剛?cè)狁詈戏治鎏峁┝死碚摶A(chǔ)。從數(shù)學(xué)的角度上解釋了“由ANSYS模態(tài)分析得到ADAMS的柔性體矩陣”的合理性。對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析,從分析結(jié)果得到中心擺的固有頻率及振型。其第一階固有頻率為14394Hz,遠(yuǎn)大于工作頻率,能有效的避開(kāi)共振區(qū)域。對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,并提高單元的精度。優(yōu)化中性文件,提高了ADAMS的仿真速度。比較“新型擺式二沖程微型擺式發(fā)動(dòng)機(jī)”剛?cè)狁詈戏抡娴奈灰魄�、速度與加速度曲線,剛?cè)狁詈虾蛣傂苑抡娴奈灰魄�比較吻合,驗(yàn)證了最初以剛性設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)精度符合設(shè)計(jì)要求。由ANSYS瞬態(tài)動(dòng)力分析確定載荷隨時(shí)間變化時(shí),結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。瞬態(tài)動(dòng)力分析的輸入ADAMS中求出的大小和方向隨時(shí)間變化的接觸反力。得到的輸出數(shù)據(jù)是隨時(shí)間變化的位移量和其它的導(dǎo)出量,驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 本課題在建立機(jī)構(gòu)柔性多體運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)數(shù)理模型的基礎(chǔ)上,求得了微型二沖程擺式內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)的模態(tài)特征與穩(wěn)定性特征。分析結(jié)果對(duì)微型擺式內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性預(yù)測(cè)乃至結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì),均具有重要的指導(dǎo)意義。為下一步的多場(chǎng)耦合分析奠定了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：TH113
【圖文】：

6圖 2-1 柔性體上任一點(diǎn)的位置向量Fig.2-1 The position vector of the random point on flexible body，柔性體是變形體，體內(nèi)各點(diǎn)的相對(duì)位置時(shí)時(shí)刻刻都描述該柔性體在慣性坐標(biāo)系中的位置，因此，引入彈動(dòng)坐標(biāo)系統(tǒng)的變形。這樣柔性體上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是標(biāo)系，而需要采用隨著柔性體形變而變化的坐標(biāo)系，上任意點(diǎn)的位置、速度、加速度矢量平面運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，把復(fù)雜的剛體平面運(yùn)動(dòng)分解為幾種，尤其是在小變形的情況下，也可以采用類(lèi)似的方法在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小變形后到P′點(diǎn)，其間運(yùn)動(dòng)可以分解為

圖 2-2 引入轉(zhuǎn)換角度后的位置向量Fig.2-2 The position vector of the random point with conversion ang便，引入旋轉(zhuǎn)變換矩陣 A，其形式為：cos sinsin cosAφ φφ φ = ( )c o s s ins in c o sA Aφ φφφ φ = = 動(dòng)坐標(biāo)系原點(diǎn)o′在到慣性坐標(biāo)系原點(diǎn) O 的矢量的夾角。式可表示為：( )pp i ir r A ρu′= + ′ +′—P 點(diǎn)在浮動(dòng)坐標(biāo)系中的位置矢量—— P′點(diǎn)在浮動(dòng)坐標(biāo)系中相對(duì)與 P 點(diǎn)的矢量

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