柔性桿件系統(tǒng)動力學(xué)及其符號演算研究.pdf

1、隨著桿件設(shè)計輕型化和桿件運(yùn)動的高速化發(fā)展，輕質(zhì)柔性桿件固有的彈性和振動特性對整個系統(tǒng)的性能產(chǎn)生了重要影響。對包含整體運(yùn)動和柔性變形的柔性桿件系統(tǒng)動力學(xué)展開廣泛、深入的研究已成為高精度、高性能的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計所要求的重要課題。本文以廣泛應(yīng)用的柔性桿件系統(tǒng)（柔性曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為算例）為研究對象,分析和建立了這一非線性、時變系統(tǒng)的動力學(xué)模型，并采用合適的數(shù)值方法求取其動態(tài)響應(yīng)，進(jìn)行了一系列的理論推導(dǎo)、仿真和相關(guān)的實驗研究。其主要內(nèi)容包括：研究了

2、有限元與拉格朗日方程相結(jié)合的綜合建模方法，經(jīng)過嚴(yán)格的理論推導(dǎo)得到柔性桿件系統(tǒng)動力學(xué)方程的各系數(shù)矩陣，并給出柔性曲柄滑塊機(jī)構(gòu)算例作系統(tǒng)建模研究；針對柔性桿件系統(tǒng)的時變性和非線性，對算例柔性曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)采用不直接求解微分方程的QDA法進(jìn)行求解，并用數(shù)值上可靠的直接積分方法—Newmark法求解作比較。結(jié)果表明：QDA法在求解的結(jié)果與Newmark法一致，但是求解速度和方便性得到大為提高。同時在機(jī)械動力學(xué)虛擬仿真分析軟件 ADAMS

3、上進(jìn)行柔性桿件系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)可視化求解研究，為柔性桿件系統(tǒng)動力學(xué)研究提供了一種更直接、更簡便的方法；提出了在計算機(jī)軟件MATLAB環(huán)境下對柔性桿件系統(tǒng)動力學(xué)研究的符號演算，完成了對柔性曲柄滑塊機(jī)構(gòu)系統(tǒng)動力學(xué)研究的符號推演，結(jié)果表明這種思路在柔性桿件系統(tǒng)動力學(xué)研究中是可行的，而且避免了人工操作的低效率、不可靠性，具有很高的實用價值；設(shè)計了研究柔性桿件系統(tǒng)的柔性曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實驗臺，通過相關(guān)測試獲得可靠數(shù)據(jù)，為前面柔性桿件系統(tǒng)的動力學(xué)研究算例提