高磊[1]2002年在《机械系统运动学分布式仿真》文中指出本文在大量调研国内外相关文献基础上，针对平面机械系统，采用分布式对象技术、计算机网络技术、多体仿真技术、数据库技术等建立了基于CORBA的机械系统运动学分布式分析、仿真软件环境和应用软件，在基于计算机网络的机械系统分布式分析、仿真方面进行了有益的探索和实践。主要工作包括： 建立基于CORBA的分布式计算环境的核心是系统的软件总线，客户通过软件总线向服务器发出请求，服务器通过软件总线将计算结果返回到客户端。本文选择了Inprise公司的ORB产品VisiBroker作为中间件构建基于CORBA的分布式计算环境，采用Access数据库管理相关数据，选择C++Builder和Java作为前端开发工具，后台服务程序采用FORTRAN编写，接口语言为IDL，图形仿真采用OpenGL。 基于上述分布式计算环境，针对平面机械系统，采用绝对坐标描述系统构形，建立系统非线性代数方程表达的运动学方程，采用Newton-Raphson迭代对运动学方程求解，实现了基于CORBA的平面机械系统运动学分布式仿真软件。 基于所完成的平面机械系统运动学分布式仿真软件，本文实现了平面四连杆机构、曲柄滑块机构的分布式仿真算例。用户可以在客户端提交运动学仿真所需要的基本参数，在服务器端完成系统数学模型的自动建立、数值分析及数据管理，相应的图形仿真结果反馈回客户端。 上述工作为复杂机械系统计算机辅助工程的分布式动力学、控制与优化分析与设计奠定了基础。
刘桂荣, 高磊[2]2007年在《CORBA体系结构在机械系统运动学仿真中的应用》文中提出本文基于CORBA技术,集成传统运动学软件,结合OpenGL图形技术、数据库技术,开发了基于CORBA的机械系统运动学分布式仿真系统,实现了分布式环境下的机械系统运动学的分析与仿真。
张承海[3]2008年在《基于虚拟样机的多连杆悬架系统运动学仿真研究》文中研究指明本文研究的是多连杆悬架系统性能好坏的问题,有比较才有评价,本文建立了双叉臂式独立前悬架以及在其基础上经过改进得到的多连杆(五连杆)式独立前悬架,在多连杆悬架的基础上还建立了比较接近实物的刚柔混合多连杆悬架,利用叁者进行仿真的结果来分析多连杆悬架的优越性及不足之处。本文还探讨了用哪些悬架设计参数来合理地评价独立悬架的好坏、这些设计参数的变化特性应该怎样才为合理、以及采用什么样的试验方法对这些设计参数进行评价。悬架系统的研究课题包括悬架系统动力学和悬架系统运动学与弹性运动学两个领域,对悬架系统性能好坏的评价也应该分别针对这两个领域来展开,本文探索的是多连杆式独立前悬架运动学和弹性运动学特性。论文首先根据某悬架系统及整车的结构和相关数据,利用ADAMS/CAR软件平台建立了该车的双叉臂扭杆弹簧式独立前悬架系统和转向系统的仿真模型,并对该双叉臂式悬架系统模型的导向机构进行适当的改造,建立了相应的五连杆式独立前悬架系统和转向系统的仿真模型,并在多连杆式独立前悬架的基础上对其上下四个臂进行柔性化建立了刚柔混合多连杆式独立前悬架,指出了对这叁种悬架进行运动学和弹性运动学特性比较分析的合理性。然后,论文指出了对独立悬架运动学和弹性运动学特性进行评价的20个评价参数,明确了这些悬架特性指标的定义,并尽力阐述了这些参数对汽车操纵稳定性等重要性能的影响及其合理的变化趋势或范围,同时,本文指出了多种评价独立悬架运动学和弹性运动学特性的仿真和台架试验方法。最后,在ADAMS/CAR软件平台中,利用本文指出的评价独立悬架运动学和弹性运动特性的评价指标和试验方法对上述所建悬架系统进行了仿真对比,对叁种悬架在不同仿真试验中所表现出的运动学和弹性运动学特性给与了比较分析与评价,并对多连杆式悬架较双叉臂式悬架的突出优点以及柔性模型可提高仿真结果的准确性进行了总结。
高波[4]2003年在《机械系统分布式动力学分析与优化》文中研究表明多体系统是由多个刚体或柔性体相互联结构成的通用机械系统模型，多体系统的分布式仿真、动态分析与优化等是目前机械系统计算机辅助分析研究的重要方向。 机械系统计算机辅助分析涉及多体系统模型建立、系统运动学分析、系统动力学分析、系统灵敏度分析与最优化设计。本文针对平面机械系统，采用分布式对象技术、计算机网络技术、多体系统分析、仿真与优化技术、数据库技术等建立了基于CORBA的机械系统计算机辅助动力学分析、仿真与优化设计的分布式软件环境。用户可以在客户端提交运动学仿真所需要的基本参数，在服务器端完成系统数学模型的自动建立、数值分析及数据管理，相应的数据和图形仿真结果反馈回客户端。 该系统采用绝对坐标方法自动建立多体系统动力学方程，其形式为微分／代数混合方程，即Euler-Lagrange方程。利用约束违约自动稳定方法求得多体系统在外力的作用下姿态、位移、速度、加速度。建立了多体系统优化的通用数学模型，首次采用惩罚函数方法实现了多体系统优化设计的通用方法。由于该方法是将约束优化问题转化为无约束优化问题，针对无约束优化问题，本文采用通用的Hooke-Jeeves直接探索优化方法，有效的实现了多体系统动力学分析与优化设计的分离，从而具有通用性。 基于实现的分布式计算机辅助分析与仿真系统，本文以曲柄滑块为例，利用平面多体动力学通用模型分析了在受到重力和转动力矩的情况下曲柄滑块的运动规律。并以弹簧阻尼器为例，实现了了动力学分析与惩罚函数法相结合解决多体系统最优化问题的方法。与国际近年研究成果比较，动力学分析与优化仿真结果令人满意。 本文的研究工作在分布式计算机辅助分析与多体系统最优化设计方法方面做出了积极而有效的探索，在多体系统计算机辅工程技术的研究与应用方面具有重要意义。
朱宝鳞[5]2013年在《机械臂式管柱处理系统的设计与仿真研究》文中研究指明本文通过调查分析国内外钻机的管柱处理系统的发展现状，提出了一种适合配备在斜直井钻机上的管柱处理系统，其管柱处理方式为旋转机械臂式，可将水平放置的管柱立起到井眼轴线位置并与顶部驱动装置配合完成钻杆或套管的连接工作，该系统适用的井身斜度为0～45o（0o为直井状态）。该机械臂主要由机械臂起升系统、距离补偿机构、夹紧机械手、扶正机械手等组成。本文根据齿轮齿条斜直井钻机提出了配套的管具处理系统的相应设计方案，并使用叁维设计软件SolidWorks完成了机械臂机械系统的结构设计，通过计算分析工作中机械臂的运动和受力情况，使用COSMOSWorks软件对机械臂的关键部件进行了强度校核计算，确定了机械臂的总体结构，完成了机械臂的详细设计。通过多刚体运动学和动力学理论推导出了机械臂起升的运动学和动力学方程。将设计叁维模型简化后导入到动力学分析软件ADAMS中，得到了机械臂各部件位移、速度、加速度、液压缸输出力等曲线研究机械臂起升、机械手夹紧管柱和距离补偿机构起升时的工作特性，同时验证了结构设计计算中数据选择的合理性。本文利用ADAMS/Hydraulics模块创建机械臂起升系统的液压回路，将机械系统与液压系统联合进行仿真研究，得出机械臂在恒流量泵的驱动下的起升特性。同时分析液压回路中控制元件对机械臂起升性能的影响，针对单向节流阀的开口度进行设计研究，分析其对机械臂起升速度的影响，根据工况选择合理的节流阀开口度使机械臂起升、下行降落等运动平稳。本文通过虚拟样机技术完成了机械臂式管柱处理系统的设计与仿真分析，验证了机械臂在斜直井钻机上处理管柱的可行性，同时得到了液压系统参数，缩短了产品调试时间。
蔡骊君[6]2010年在《复杂机械系统刚—柔混合虚拟样机一体化分析技术初探》文中提出本文以某复杂齿轮传动、轴承限位机械系统为实践案例,致力于深入研究复杂机械系统虚拟样机建模技术;虚拟样机运动仿真分析技术;刚性体柔性化技术;多目标多学科优化平台iSIGHT的集成技术、试验设计、近似建模、优化设计; Pro/e、ADAMS、iSIGHT、ANSYS等大型软件的命令流组成形式及输入、输出方式;各软件间协同建模、协同仿真、协同优化的方法。在研究的基础上,通过不断的尝试、拓展式的思考,逐步实现课题目标,收获了以下成果及结论:1.通过中间文件实现Pro/e与ADAMS的联合建模,创建了复杂齿轮传动、轴承限位机械系统刚性体虚拟样机;2.在ADAMS中对刚性体虚拟样机进行运动分析,检验样机满足运动学性能,并得到大量样机动力学分析数据,为样机集成、试验、优化提供支持,为构件有限元分析提供边界条件;3.iSIGHT中成功集成ADAMS,对刚性体虚拟样机指标参数进行试验设计,并辅以近似模型技术,找到权重较大的影响因子,通过组合优化的方式进行优化设计,得到较为合适的优化效果;4.通过ANSYS生成模态中性文件,并成功导入ADAMS,创建复杂齿轮传动、轴承限位机械系统刚-柔混合虚拟样机,并对其进行动力学分析,得到更加精准的运动分析数据;5.通过iSIGHT3.5将关键构件在Pro/e中参数化建模、在ANSYS中建造模态中性文件、刚-柔混合虚拟样机在ADAMS中运动仿真的过程借助Fiper技术成功集成并组合优化分析,得到了较好的样机模型,实现了一体化设计。本文创建了复杂齿轮传动、轴承限位机械系统的虚拟样机,成功应用iSIGHT3.5对样机组合设计试验、近似建模、优化指标参数;借助Fiper技术,应用iSIGHT3.5集成Pro/e、ANSYS、ADAMS,实现复杂机械系统刚-柔混合虚拟样机一体化设计;在研究的基础上,对复杂机械系统刚-柔混合虚拟样机建模至优化一体化设计理念进行总结并提炼。
夏鸿建[7]2008年在《机械系统虚拟样机平台建模技术与动力学求解研究》文中认为机械系统虚拟样机技术是计算机辅助分析的重要分支之一,对缩短产品设计周期,降低产品开发成本,提高产品设计质量均有着显着意义。借助这项技术,可通过建立机械系统数字模型,模拟现实环境下机械系统的运动学和动力学特性。本文从虚拟样机建模和动力学数值求解等方面对机械系统虚拟样机技术进行了深入系统的研究。首先阐述了机械系统虚拟样机技术的基本概念和体系结构,提出一个支持模型数据共享和求解器兼容的软件平台框架。通过对模型元素表达和管理进行研究,归纳了模型元素关联关系和模型操作传播方式,并据此提出了模型元素更新机制,以实现模型编辑时的内部关系一致性维护与管理。机械系统虚拟样机建模是样机动力学分析的基础。为了便于模型修改、融合领域工程设计知识并支持功能优化分析,提出了适用于机械系统建模的参数化技术。通过分析机械系统模型参数类型、参数特性和工程约束种类,结合元素关联关系,建立有向二分图表达的模型参数完整约束网络。根据约束网络描述的参数偏序关系,给出了模型参数推理求解序列生成方法,并结合模型元素更新机制,实现样机模型参数化驱动。针对机械系统虚拟样机建模效率低、模型重用困难等问题,提出了面向复杂机械系统建模的子系统技术。基于机械系统模型结构特点,引入虚部件定义子系统外部拓扑连接关系,通过主控参数封装模型设计知识和内部参数信息,使用子系统坐标系解耦空间位姿关系,从而建立自顶向下的层次化子系统模型结构;根据层次结构特点和主控参数关联关系,提出了子系统装配算法和参数化求解算法,并在此基础上讨论了模型重用和子系统建模流程。机械系统虚拟样机技术的主要功能是实现样机模型的运动特性仿真分析。为提高运动方程组装效率,在综合全局建模法和拓扑建模法优点的基础上,提出了运动方程混合建模方法。通过分析相邻构件的位姿关系,推导了系统运动方程递归关系式和约束雅可比矩阵;然后根据约束对运动方程求解效率的影响,建立了模型拓扑带权图,并研究了闭环系统最大求解效率派生树生成算法和无根开环系统基点选取算法。基于模型拓扑结构和递归关系式,推导了笛卡尔坐标空间到铰坐标空间的转换关系式,实现了递归组装运动方程的混合建模算法。分析了机械系统动力学数值求解存在的主要问题。提出切空间扰动法甄别系统冗余与矛盾约束。通过扩展惩罚因子法,处理构形奇异和变拓扑情况的动力学数值求解,并伴随广义参数投影校正,避免约束违约。对于存在刚性特性的机械系统,为了提高数值算法稳定性,直接采用隐式积分格式离散运动方程,并推导了近似雅可比矩阵和方程残量计算公式,提高算法效率。考虑到整体求解算法效率低,求解并行差的问题,基于模型拓扑耦合关系,研究了子系统综合和分治算法。最后,在上述理论研究成果的基础上,研制开发了机械系统虚拟样机软件平台—InteDyna,并给出了汽车建模和分析实例以验证本文研究内容的有效性和正确性。
孙盛茂[8]2003年在《基于CORBA的分布式多体系统灵敏度分析》文中研究表明分布式仿真、分析与优化是多体机械系统协同设计的重要研究方向，系统的态灵敏度为系统的优化设计和重分析提供有用的信息，从而成为多体机械系统动态优化设计研究的重要内容。 本文在大量调研国内外相关文献基础上，针对多体机械系统，采用分布式对象技术、计算机网络技术、多体仿真技术、数据库技术等建立了基于CORBA(Common Object Request Broker Architecture)的多体机械系统灵敏度分析、仿真软件环境。主要工作包括： 选用Inprise公司的ORB产品VisiBroker作为中间件构建基于CORBA的分布式计算环境，采用Access数据库管理相关数据，选择C++ Builder和Java作为前端开发工具，后台服务程序采用FORTRAN编写，接口语言为IDL，图形仿真采用OpenGL。建立基于CORBA的分布式计算环境的核心是系统的软件总线，客户通过软件总线向服务器发出请求，服务器通过软件总线将计算结果返回到客户端。 基于通用的多体机械系统运动学数学模型，常微分方程形式的动力学数学模型、微分/代数方程形式的动力学数学模型分别采用直接微分方法、伴随变量方法推导出了系统的状态灵敏度方程的通用形式。对于微分/代数形式的数学模型?本论文采用近年发展的惩罚函数方法进行数值积分，对于常微分方程，采用Runge-Kutta方法进行数值积分，对于代数方程，采用Newton-Raphson迭代方法求解，并在CORBA环境下实现。 基于所完成的系统运动学分布式仿真软件，实现了双摆机构、平面四连杆机构、曲柄滑块机构的分布式灵敏度分析算例，验证了本文方法的正确性。用户可以在客户端提交灵敏度仿真分析所需要的基本参数，在服务器端完成系统数学模型的自动建立、数值分析及数据管理，相应的图形仿真结果反馈回客户端。 上述工作为复杂机械系统计算机辅助工程的分布式优化分析与设计奠定了基础。
戴洪光[9]2008年在《基于ADAMS平台的柔性体仿真理论的若干研究》文中进行了进一步梳理本文以多体系统动力学理论为基础,以ADAMS2005为平台,研究了柔性体仿真的相关问题。本文的研究重点主要集中于柔性体的建模、求解等相关理论。最后,以简单系统为例,在ADAMS平台上进行了仿真。通过和刚性体进行对比分析,说明了柔性体对系统性能的影响。
汤永红[10]2007年在《多运动状态的移动机器人结构设计及仿真》文中研究指明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。
参考文献：
[1]. 机械系统运动学分布式仿真[D]. 高磊. 青岛大学. 2002
[2]. CORBA体系结构在机械系统运动学仿真中的应用[J]. 刘桂荣, 高磊. 信息技术与信息化. 2007
[3]. 基于虚拟样机的多连杆悬架系统运动学仿真研究[D]. 张承海. 武汉理工大学. 2008
[4]. 机械系统分布式动力学分析与优化[D]. 高波. 青岛大学. 2003
[5]. 机械臂式管柱处理系统的设计与仿真研究[D]. 朱宝鳞. 东北石油大学. 2013
[6]. 复杂机械系统刚—柔混合虚拟样机一体化分析技术初探[D]. 蔡骊君. 天津大学. 2010
[7]. 机械系统虚拟样机平台建模技术与动力学求解研究[D]. 夏鸿建. 华中科技大学. 2008
[8]. 基于CORBA的分布式多体系统灵敏度分析[D]. 孙盛茂. 青岛大学. 2003
[9]. 基于ADAMS平台的柔性体仿真理论的若干研究[D]. 戴洪光. 合肥工业大学. 2008
[10]. 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
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