如何将机构的结构学与动力学尤其是正动力学分析相结合是机构分析方法上的难点之一,项目研究旨在利用机构结构学特征进行其动力学建模与计算,提高正动力学建模、计算的效率。项目建立了以运动确定性为原则的机构动力学复合建模单元划分方法,采用Schiehlen方法推导了单元运动微分方程,形成了状态空间形式的机构动力学复合模型系统微分方程。研究了机构动力学代数-微分方程组求解的结构分离方法,建立了复合方法仿真计算的收敛性判据,分析了仿真单元拓扑结构与收敛性之间的关系,针对机构动力学分析特点,建立了代数回路补偿的一种解析补法。形成了机构动力学复合仿真的计算程序和部分平面、空间机构复合模型。针对几种典型平面机构、空间6自由度对称并联机构、不同构型的锻造操作机主机构、操作机缓冲运动中自由度的变化过程、进行了算例和工程应用研究。算例、工程案例与商业软件计算结果的对比,表明了复合方法的正确性。与现有方法的比较表明,机构动力学的复合建模方法有效的利用了机构结构学特点,有利于提高建模效率;正动力学计算的解析补偿算法计算效率高于一般数值方法;在机构运动过程自由度变化等问题的动力学计算上也有仿真效率的优势。
英文主题词mechanical system; mechanism; topology of mechanism; dynamics; modeling