刘贤喜[1]2001年在《机械系统虚拟样机仿真软件的实用化研究》文中进行了进一步梳理机械系统虚拟样机技术是一门综合多学科的新技术，该技术以机械系统运动学和动力学理论为核心。借助于这项技术，工程师们可以在计算机上建立机械系统的模型，伴之以有效的数值算法、成熟的叁维可视化技术以及标准的图形用户界面，模拟在现实环境下机械系统的运动学和动力学特性，并根据仿真结果改进或优化机械系统的设计方案与工作过程，帮助企业最大限度地减少物理样机的试制次数，从而缩短设计和生产周期，降低成本，提高产品质量。 本课题在机械系统虚拟样机仿真软件原型研究的基础上，围绕着研制开发一套面向我国中、小型机械企业，由中、高级工程技术人员使用，具有自主版权，基于图形的中文用户界面，便于普及推广的实用化的机械系统虚拟样机仿真分析软件系统所面临的理论和实现原则等问题而进行研究。 阐述了机械系统虚拟样机技术的概念及其应用；提出了对机械系统虚拟样机进行实用化研究的基本内涵，分析了开发实用化机械系统虚拟样机仿真软件的技术要点。将面向对象技术的思想、理论和方法应用于机械系统虚拟样机技术的研究中，对机械系统虚拟样机仿真软件进行了较为完整的面向对象的分析，采用软件原型法与面向对象技术相结合的方法对机械系统虚拟样机仿真软件进行了实用化开发研究，为大型复杂软件的开发提供了一条新思路。 运用图论的方法，分析了树型和非树型机械系统的拓扑图的构成；采用凯恩——修斯顿相结合的多刚体系统动力学方法，推导并建立了具有普遍适用范围、高度形式化、面向计算机编程求解的机械系统动力学模型，进一步讨论了非树型系统的动力学建模与算法问题， 采用面向对象的程序设计方法和基于模板的数据结构技术，完善并优化了基于图的机械系统虚拟样机的数据存储结构，使机械系统的拓扑结构与其数据存储结构和谐统一；新添了圆柱副、平面副、万向节、齿轮齿条副、螺纹副等约束、单部件力、弹簧阻尼、力矢量和力矩矢量的建模与仿真，增加了轮廓简图、圆柱体、块体、台体等构件的几何形体以及Request曲线数据文件输出等功能，重新设计并改进了对ADM、REQ和RES等数据文件的读写功能，增强了组件独立运行的稳定性，实现了组件间的可靠连接。 在基于Windows NT平台的PC机上，对机械系统虚拟样机仿真软件的前处理、求解器以及后处理各组件统一进行了实用化研究，开发了机械系统虚拟样机（Mechanical System Virtual Prototyping，简称MSVP）仿真软件的实用化版本；通过几个典型实例对MSVP进行了初步验证，并与ADAMS仿真结果进行了对比分析，结果表明：MSVP操作方便，运行稳定，结果正确，初步达到了实用化的要求。
刘贤喜, 刘竹青, 周一鸣[2]2002年在《机械系统虚拟样机软件原型的实用化研究》文中研究说明概述了机械系统虚拟样机仿真软件的作用与现状 ,采用软件工程学中的原型开发思想 ,分析了从软件原型到实用化、商品化以及产业化的开发过程 ,提出了机械系统虚拟样机软件实用化的基本内涵和要求。应用多刚体系统动力学理论和面向对象的分析与设计方法 ,从数学建模、拓扑结构、约束类型、运动学动力学分析、数据交换以及人机接口等方面进行了讨论
张韵韵[3]2008年在《基于ADAMS的桥式抓斗卸船机结构动力学仿真研究》文中研究指明港口是交通水运的重要组成部分,是现代物流系统的重要环节,对促进我国对外贸易、商品流通和国民经济的发展起着非常重要的作用。我国的港口经过30多年的艰苦努力,特别是改革开放以后,随着国民经济的高速发展,彻底改变了落后面貌。2006年我国港口总吞吐量已达到55亿吨,集装箱吞吐量达到9500万TEU,并涌现出一批一流的世界现代化大港。港口的发展使港口现代化、自动化等技术装备总体水平不断提高,对港口机械要求也越来越高。常规的港口机械设计中,设计人员以静态设计为主,来选择合适的材料和设计方案用于生产制造。但问题在于,经过这种分析计算得出的结构的静强度一般都不会出现问题。然而在实际的操作中,因为振动、疲劳、误操作等的影响,结构仍会发生破坏,甚至造成严重的经济损失,因此需要有一种简单、经济、同时又很有效的方法来研究大型港口机械的结构动力学问题。在港口机械设计中结合虚拟样机技术就可以实现计算机对港口机械在各种工况下的结构动力学仿真模拟,并可以进行性能调试,得到所需要的结构动力学仿真数据,帮助设计人员发现并解决问题。从而使生产的产品最大可能的满足设计要求,同时也能节约开发费用,缩短开发周期,提高生产效率。为将来的港口机械设计进行计算机平台下的虚拟设计研发打下基础。本文以800t/h四卷筒牵引桥式抓斗卸船机金属结构为原型,用叁维建模软件UG建立卸船机数字化虚拟样机。根据起重机动力学原理,分析各种工况下的动力载荷,用有限元分析软件ANSYS和虚拟样机动力学分析软件ADAMS对其进行较为系统的多体动力学仿真分析,将卸船机金属结构的模态中性文件导入ADAMS软件中,建立卸船机金属结构刚柔耦合虚拟样机,从而实现桥式抓斗卸船机金属结构在各种工况下随载荷变化的起升、运行和俯仰状态的仿真。总之,桥式抓斗卸船机金属结构的虚拟样机研究,是先进的设计和动力学仿真技术应用于桥式抓斗卸船机设计中的初步尝试,为设计经济、可靠、稳定的高性能港口机械提供了有力的工具和实现方法。
胡臻[4]2006年在《动力学仿真平台中的子系统建模研究与应用》文中研究指明以多体动力学理论为核心的虚拟样机技术是基于产品的计算机仿真模型的数字化分析方法,对于复杂机械系统来说,工程师建立的多体动力学模型质量直接关系到后续的仿真分析。本文在国家八六叁项目(2004AA411010)与国家科技攻关计划(2004BA201A85)的资助下,围绕着研制一套面向国内制造企业,具有自主知识产权,高效实用的机械系统动力学建模仿真分析软件,完成了算法研究和平台开发工作,并结合汽车行业的实际工程项目对其进行实践性探索。首先,本文对动力学仿真平台前处理组件中的机械系统建模元素进行了面向对象的分析与实现,实现了机械系统仿真平台中模型元素的逻辑类及其体系结构;在此基础上,针对目前建模软件建模效率偏低、模型无法重用、用户起点高等不足,对复杂机械系统动力学仿真中的子系统建模技术进行了研究。提出了多级子系统的坐标切换方法,设计了子系统模型的接口方案,提出了子系统的装配算法和面向子系统装配的参数化求解算法。其次,在算法研究的基础上,设计开发了子系统建模组件,并通过对汽车类复杂机械系统的结构和功能的分析,得到汽车子系统模型结构,建立了可重用的汽车子模型库,简化和改进了汽车动力学仿真分析流程。最后,集成上述技术并结合多体动力学理论、计算机图形学等技术,开发出机械系统动力学仿真分析平台InteDyna。通过与国内某汽车制造企业合作,将其应用于多款车型的整车动力学仿真分析和实车试验,验证了子系统建模技术的有效性与可靠性。
付正波[5]2006年在《机械系统虚拟样机仿真结果可视化的研究与应用》文中提出随着计算机技术的发展以及国内外市场竞争的加剧,基于虚拟样机(Virtual Prototyping,简称VP)的设计技术应运而生。虚拟样机技术是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计和分析方法。本文在国家八六叁计划(2004AA411010)与国家科技攻关计划(2004BA201A85)的资助下,基于多体系统动力学理论和计算机图形学技术,对机械系统虚拟样机仿真分析结果的可视化进行研究,在自主开发的多体动力学仿真分析平台(InteDyna)上开发出后处理模块,为工程技术人员对仿真结果分析提供方便。本文首先运用图论方法,分析了树型和非树型机械系统的拓扑图构成。采用面向对象思想,对仿真模型元素进行抽象和分类,实现其类体系结构。研究这些模型元素之间的关联关系,完成对仿真模型的组织。调用求解器对仿真模型进行分析求解,得到仿真结果。针对动画仿真和仿真结果数据可视化处理功能模块的特点,设计并实现了仿真分析结果数据管理模块,对仿真结果数据的物理组织和逻辑组织进行管理。在仿真模型组织和仿真结果数据管理的基础上,完成了动画仿真和仿真结果数据可视化处理。结合计算机图形学、计算机动画技术,对仿真模型进行坐标变换和视图变换,生成动画仿真数据,按关键帧动画方式实现动画仿真。通过调整动画相机,实现对仿真动画观测的控制。通过仿真结果数据的可视化处理,完成仿真模型相关参数在仿真中数值变化的显示和处理。最后应用这些技术,采用VC++7.0开发工具,实现了仿真结果可视化模块。对该模块的体系架构、功能进行简要的介绍,并通过在该模块上进行汽车整车的仿真可视化应用,验证了这些研究是可行的和有效的。
杨华文[6]2008年在《基于虚拟样机的地面高速滑动系统动力学仿真研究》文中认为地面高速滑动系统是飞行器地面动力学试验系统中一类重要的结构部件,由推进动力装置、承力滑台、滑轨及相应的制动装置等构成。利用该滑动系统作各种地面试验比实际的空中飞行试验成本大为降低并具有更大的灵活性。本文首先研究了基于冷气压力推进技术设计地面高速滑行装置的可行性,为全机落震试验台中推进系统的设计提供了可选方案及结构参数。然后应用MSC.ADAMS和MSC.PATRAN/NASTRAN建立了地面高速滑动系统的刚柔耦合模型,基于虚拟样机技术实现了地面高速滑行装置的动力学仿真分析,分析了不同参数条件下的系统动力学性能及其变化特性,并提出了参数化分析方法,实现了对系统结构的优化设计。最后应用有限元法对承力滑车台进行了强度分析以及模态分析,确保了滑车台具有足够的强度,得到了滑车台的固有频率及振型,为结构的进一步优化提供依据。本文利用虚拟样机技术对地面高速滑动系统分析所得出的结果与方法,对指导地面高速滑行装置的结构设计和性能研究等方面具有一定的参考价值。在实际工作中,可大大提高设计工作效率,缩短产品设计周期。
贾杨成[7]2004年在《虚拟样机技术在汽车制动仿真方面应用研究》文中进行了进一步梳理汽车制动系统是汽车安全性的保障，对其研究的方向和内容是随着交通法规的不断更新而不断进步，同时，科学技术的发展，尤其是计算机技术的飞速发展，对汽车制动系统的研究也产生了重要的影响。本文在讨论制动系统研究方向的基础上，结合虚拟样机技术的发展和应用，对制动系统进行虚拟样机仿真研究，并进行实车试验加以验证。 本文首先对汽车制动系统进行系统的理论分析，结合虚拟样机技术的发展，通过对虚拟样机技术、多体系统动力学及其应用软件ADAMS的理论研究，对制动系统的虚拟样机仿真进行系统的研究。通过增加和改进系统原有模型的控制功能，将DSPV惯性阀引入ADAMS，实现制动力调节功能，并且利用北汽福田汽车公司的奥铃轻卡进行整车道路制动试验，制动性能仿真计算结果与实测结果也取得了较好的一致性。 在进行防抱死装置的虚拟样机仿真时，通过对ABS控制策略的研究，分别以车轮加速度为控制参数、以滑移率为控制参数，以车轮加速度和滑移率为控制参数在通用软件MATLAB中建立控制策略图。同时将带有ABS的制动系统引入ADAMS，并利用虚拟样机技术的开放性，进行ADAMS与MATLAB联合仿真，实现了ABS的实时控制功能，在同一虚拟样机模型的基础上，完成不同控制方法的仿真，并对不同方法的结果进行了比较。
汤永红[8]2007年在《多运动状态的移动机器人结构设计及仿真》文中提出随着现代技术的发展,机器人研究越来越受到广泛关注,特别是移动机器人研究已经成为人们研究的热点之一。移动机器人的研究基本分为四大部分:机器人机构本体、动力及传动系统、控制系统、检测系统。因此,在机器人研制阶段,对各个部分进行结构性能分析,对提高机器人综合性能具有十分重要的意义。本文主要针对移动机器人的移动机构进行设计和研究的。要求移动机器人能够适应不同的路况,能在平坦的直行路面以较快的速度行走,在复杂环境下能完成爬越斜坡、台阶,跨越沟槽,实时避障等任务。首先,本文在查阅国内外移动机器人资料的基础上,综合比较各种移动机构的优缺点,提出移动机器人采用轮履复合式结构。对移动机器人在各种路况下的通过性进行分析,得出其可行性的条件。对整个机器人的传动机构和总体尺寸等进行综合考虑,确定其移动机构各个组件的具体参数。其次,介绍移动机器人的运动学基础,采用基于移动平台几何中心位姿的运动学建模方法,建立移动机器人在特定的条件下的运动学方程。然后,利用叁维软件UG对移动机器人建立简化模型,利用ADAMS软件与UG的接口,将3D模型导入到ADAMS中,在ADAMS中建立虚拟样机模型,对移动机器人的爬陡坡,上台阶,越沟槽行为进行运动仿真模拟,分别得出机器人相应组件运动仿真曲线并进行分析。最后,针对在实际应用中机器人的工作多数是处于环境信息部分未知的特点,将机器人所在的整个系统分为两个层次,以链接图法为基础,全局规划层采用遗传算法根据整体环境信息决策出初始全局优化路径,局部规划层采用基于行为的方法根据局部高分辨率信息实时修正初始全局优化路径。
王川伟[9]2012年在《煤矿救援机器人虚拟样机设计》文中研究说明依托国家自然科学基金项目“煤矿救援机器人自主导航与智能控制基础研究”，课题组提出了煤矿救援两级机器人系统，研发了轮轨式运载机器人和六履带式探测机器人。本文在此基础上建立了运载机器人与探测机器人的数学模型与叁维模型并通过仿真软件对探测机器人进行了运动学及动力学仿真分析。根据煤矿救援机器人的结构特点，建立了煤矿救援两级机器人的运动学、动力学数学模型，求解运动学和动力学方程，得出运动学正解和逆解，即摆臂姿态变化与躯体姿态相对应的运动学关系。采用拉格朗日方程建立摆臂旋转关节的动力学方程，得出摆臂扭矩与摆臂旋转角度之间的关系。基于虚拟样机技术，利用Solidworks在叁维造型方面的优越性，完成了运载机器人与探测机器人的叁维模型设计，并利用Adams仿真软件对两级机器人的搭载与探测机器人的姿态控制、越障进行了仿真，分析了救援机器人的动态特性。研究了探测机器人的摆臂运动对其重心变化的影响，以探测机器人攀爬单侧台阶为例分析了探测机器人的姿态稳定性。结果表明：通过对四个摆臂电机的动作序列控制，可以实现探测机器人的俯仰角与横滚角的变化，从而控制探测机器人的运动，保证其在复杂环境中平稳、可靠的行驶。通过仿真分析，验证了两级救援机器人系统的可行性，并为两级机器人本体结构改进以及姿态控制提供可靠的理论依据。
徐杰[10]2010年在《基于ADAMS的岸边集装箱起重机结构动力学仿真研究》文中指出港口是交通水运的连接点,是实现水运、铁路、公路之间综合运输的交通枢纽。港口业务的迅速发展,决定了港口机械的发展趋势：大型化、高速化、自动化和智能化。我国港口码头经过数十年的艰苦努力,特别是改革开放以后,随着国民经济的迅速提高,彻底改变了以往的落后面貌。岸边集装箱起重机(简称岸桥)是目前世界上用于港口货物装卸最主要的机械设备,所以,随着社会的不断发展,人们对岸桥的作业效率越来越高,不但要求岸桥结构简单、重量轻,还要求岸桥运行速度越来越快,作业效率越来越高,这对岸桥的设计提出了很高的要求。岸桥的一般设计是以静态设计为主,并且需要花费大量的成本做样机进行实验,这样并不能完全反应出动载荷对结构的影响,更不能准确计算出构件的疲劳强度。本文以45t-28m岸桥整机金属结构为研究对象,运用虚拟样机技术,以多体动力学理论为理论基础,探索动态设计理论在大型港口机械上应用的技术路线。本文主要内容如下：(1)用叁维建模软件UG建立岸桥整机金属结构模型,将其导入ADAMS软件中生成刚体模型,分析各个工况下的动力载荷,得到岸桥起升机构工作时的动载荷以及运行机构工作时的偏摆载荷；(2)用有限元分析软件ANSYS建立岸桥整机金属结构模型,对其进行模态分析,得到结构低阶模态和振型,对结果进行分析；(3)将ANSYS软件中的模型生成模态中性文件,导入ADAMS软件中生成柔性体,建立刚柔耦合虚拟样机模型,对吊重在前大梁起升和后大梁下降过程进行了动力学仿真,并分析了两个工况下的动载荷以及它们对桥架结构的动力学响应,得到各个工况下的桥架应力云图和最大应力值。总之,本文对岸桥金属结构动力学仿真的研究,是将先进的仿真技术用于大型起重机械设计中的尝试,为设计性能先进、安全可靠、经济性好的港口机械提供一种有力的动态工具和方法。
参考文献：
[1]. 机械系统虚拟样机仿真软件的实用化研究[D]. 刘贤喜. 中国农业大学. 2001
[2]. 机械系统虚拟样机软件原型的实用化研究[J]. 刘贤喜, 刘竹青, 周一鸣. 中国农业大学学报. 2002
[3]. 基于ADAMS的桥式抓斗卸船机结构动力学仿真研究[D]. 张韵韵. 武汉理工大学. 2008
[4]. 动力学仿真平台中的子系统建模研究与应用[D]. 胡臻. 华中科技大学. 2006
[5]. 机械系统虚拟样机仿真结果可视化的研究与应用[D]. 付正波. 华中科技大学. 2006
[6]. 基于虚拟样机的地面高速滑动系统动力学仿真研究[D]. 杨华文. 南京航空航天大学. 2008
[7]. 虚拟样机技术在汽车制动仿真方面应用研究[D]. 贾杨成. 合肥工业大学. 2004
[8]. 多运动状态的移动机器人结构设计及仿真[D]. 汤永红. 河北工业大学. 2007
[9]. 煤矿救援机器人虚拟样机设计[D]. 王川伟. 西安科技大学. 2012
[10]. 基于ADAMS的岸边集装箱起重机结构动力学仿真研究[D]. 徐杰. 武汉理工大学. 2010
标签：计算机软件及计算机应用论文; 虚拟样机论文; 动力学论文; 机器人论文; 运动学论文; 仿真软件论文; adams论文; 建模软件论文;