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多體動(dòng)力學(xué)技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的研究發(fā)展論文
摘要：近年來(lái), 隨著機(jī)械工程、航空航天等高科技的發(fā)展, 以及許多新的學(xué)科不斷發(fā)展和應(yīng)用, 多體動(dòng)力學(xué)在機(jī)械45號(hào)鋼加工工程領(lǐng)域的應(yīng)用也有所改變, 具有良好的動(dòng)態(tài)和復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性, 對(duì)知識(shí)有著重要的意義。多體動(dòng)力學(xué)是一種先進(jìn)的技術(shù), 根據(jù)機(jī)械工程領(lǐng)域中的位置和精度, 可以制造和設(shè)計(jì)出先進(jìn)的機(jī)械, 并且提供了強(qiáng)有力的支持, 在機(jī)械工程領(lǐng)域的研究中可持續(xù)發(fā)展。
關(guān)鍵詞：多體動(dòng)力學(xué); 加工工程領(lǐng)域; 應(yīng)用;
多體動(dòng)力學(xué)研究多體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué), 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)包括多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。本文分析了多體動(dòng)力學(xué)在機(jī)械45號(hào)鋼加工工程領(lǐng)域中的應(yīng)用, 通過(guò)建立多體動(dòng)力學(xué)模型, 并詳細(xì)分析了各方面的實(shí)際應(yīng)用情況, 提出了相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究了在工程領(lǐng)域的應(yīng)用效果。
1 多體動(dòng)力學(xué)
多體系統(tǒng)是大多數(shù)機(jī)械系統(tǒng)中較為全面和完整一個(gè)系統(tǒng), 它是概括型和抽象型的, 所以我們是由多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行深入的分析, 多體動(dòng)力學(xué)是一種許多學(xué)科的科學(xué)系統(tǒng), 其中包括工程力學(xué)、力學(xué)和其它科學(xué)等。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展, 將計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到實(shí)踐中, 多體動(dòng)力學(xué)在機(jī)械工業(yè)中有很大的影響, 它的應(yīng)用, 受到越來(lái)越多的專家和學(xué)者關(guān)注。動(dòng)力在航空航天、機(jī)械制造、機(jī)械臂等機(jī)械中應(yīng)用廣泛。雖然經(jīng)典力學(xué)原理可以在任意系統(tǒng)中, 利用微分方程進(jìn)行計(jì)算, 但隨著在系統(tǒng)的數(shù)目和自由度的增加, 分體之間的復(fù)雜性和約束情況, 推導(dǎo)變得越來(lái)越復(fù)雜。為了適應(yīng)現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的發(fā)展, 促使傳統(tǒng)的經(jīng)典力學(xué)對(duì)多體系統(tǒng)方法的特點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充, 形成了新的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的一個(gè)分支[1]。多系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型的開(kāi)發(fā), 已經(jīng)發(fā)展了許多的方法, 它們的共同特點(diǎn)是將經(jīng)典力學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合。
多體動(dòng)力學(xué)是包括柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和剛性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué), 通常是一個(gè)由多個(gè)柔性和剛性物體運(yùn)動(dòng)的科學(xué)相互連接的。結(jié)構(gòu)力學(xué)中的多體系統(tǒng)是一個(gè)重要組成部分, 一般性的描述, 它是完整的高度抽象, 通過(guò)一定的途徑接觸的多個(gè)對(duì)象最后進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接。它屬于自然科學(xué)、工程力學(xué), 它涉及力學(xué)和多學(xué)科的知識(shí), 對(duì)MAS中的可以說(shuō), 在動(dòng)力機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用是非常高的, 這一技術(shù)的應(yīng)用日益受到重視, 具有廣闊的發(fā)展空間[2]。多體系統(tǒng)作為一個(gè)機(jī)械系統(tǒng), 是由不同的組件連接在一起, 使機(jī)械和機(jī)械部件相互運(yùn)動(dòng), 它與經(jīng)典力學(xué)和動(dòng)力學(xué)之間成為系統(tǒng)多體系統(tǒng)的一部分力量, 約束著元素的層次結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)備以及裝置。多體系統(tǒng)必須根據(jù)要素進(jìn)行有效的管理和分類, 如力模型中的約束和組件模型, 模型的約束的約束力量大小。另一方面, 我們要參考坐標(biāo)框架, 機(jī)械運(yùn)動(dòng)的任意兩點(diǎn)之間的距離是不變, 你可以選擇剛性的對(duì)象, 也可以盯著一個(gè)目標(biāo), 以三角形的坐標(biāo)為坐標(biāo)系, 中心確定為O點(diǎn), 使當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的機(jī)械部件相互協(xié)調(diào), 通常的柔性和剛性體的定義是與坐標(biāo)的柔性體有所不同, 在多體系統(tǒng)中的選擇也是不同的, 浮動(dòng)系下的坐標(biāo), 使坐標(biāo)的線位移和角位移發(fā)生變化, 在這些變化的時(shí)候, 我們也就能夠很清楚的表達(dá)柔性和剛性坐標(biāo)以及坐標(biāo)集。更多的選擇, 不符合剛性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的廣義坐標(biāo), 并且與相應(yīng)的計(jì)算速度直接影響多體系統(tǒng)的協(xié)調(diào), 使方向余弦矩陣提供了一種解析坐標(biāo)系的定位的方法。當(dāng)然, 在實(shí)踐中可以用兩種不同的方法計(jì)算: (1) 一般通過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn), 再利用余弦矩陣進(jìn)行約束。 (2) 如果六個(gè)方向增加, 則困難增加, 在解決方程時(shí), 基于物理的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo), 從而計(jì)算變量[3]。
2 應(yīng)用
多體動(dòng)力學(xué)在機(jī)械工程中的應(yīng)用, 即多體動(dòng)力學(xué)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用, 具體包括以下幾個(gè)方面:一是柔性機(jī)械臂的振動(dòng), 這個(gè)要求的精度很高, 根據(jù)空氣質(zhì)量和空間大小更容易獲得高精度的位置, 柔性機(jī)械臂需要有效的控制手臂運(yùn)動(dòng), 可以用有限段法或利用鉬泰法控制的方法, 在頭端或利用一個(gè)制動(dòng)力設(shè)備的振動(dòng), 使柔性機(jī)械臂得到最大的利用。
對(duì)輕型機(jī)械臂的柔性機(jī)械臂是一種高精度要求, 航空航天工業(yè)為了能夠完成高精度的位置的大的運(yùn)動(dòng), 精度是一分一毫都不能有誤的, 因此, 要求對(duì)機(jī)械臂振動(dòng)進(jìn)行有效控制, 由于衛(wèi)星天線產(chǎn)生的振動(dòng)造成的, 因此, 穩(wěn)定的柔性臂的頻率和衰減時(shí)間的制動(dòng)力產(chǎn)生一定的影響。為防止控制機(jī)械臂末端振動(dòng), 我們同時(shí)考慮到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。
相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn), 柔性變形達(dá)到終點(diǎn), 反饋的效果最好。第二種是制作工業(yè)機(jī)器人, 這是是一個(gè)典型的自由度動(dòng)力學(xué)模型, 它包括不同組件之間的連接方式以及多體系統(tǒng), 現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域, 收集信息也越來(lái)越多。在實(shí)踐中, 根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)的逆預(yù)算, 準(zhǔn)確的驅(qū)動(dòng)力平均值, 同時(shí), 在仿真的基礎(chǔ)上, 使用靜態(tài)值的物理參數(shù), 使機(jī)器人的剛度和阻尼系數(shù)加強(qiáng)。工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂屬于典型的動(dòng)力學(xué)模型, 其中包括6自由度不同組件之間的, 包括固定體連接。在現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人PUMA 760的廣泛應(yīng)用進(jìn)行了分析, 通過(guò)頻率和時(shí)間、高速相機(jī)測(cè)量的參數(shù), 我們知道多體動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用范圍如此廣泛。數(shù)控技術(shù)的測(cè)量精度是一個(gè)重要的指標(biāo), 為了避免錯(cuò)誤的發(fā)生, 并且能夠提高精度, 我們要在數(shù)控技術(shù)使用中, 彌補(bǔ)前糾正錯(cuò)誤, 提高設(shè)備的成本。
多體動(dòng)力學(xué)是抽象的因此, 我們舉例說(shuō)明對(duì)多動(dòng)力汽車(chē)零部件的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行分析, 促進(jìn)汽車(chē)多體系統(tǒng)的發(fā)展。例如:技術(shù)合成, 自由選擇的物理坐標(biāo)系, 通過(guò)限制結(jié)構(gòu)描述, 解決并靈活處理身體的慣性質(zhì)量的考慮因素。多體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)由幾個(gè)不同的組件連接的機(jī)械系統(tǒng), 它的建立主要是為了運(yùn)動(dòng)和機(jī)械功能, 其中每個(gè)機(jī)械元件的制作過(guò)程是辛苦的, 在動(dòng)力學(xué)模型的過(guò)程中, 需要一個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué), 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)是動(dòng)力學(xué)的一個(gè)主要目標(biāo), 它是相對(duì)于經(jīng)典力學(xué)中的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)是復(fù)雜的, 部分地區(qū)之間的差異, 導(dǎo)致相對(duì)位移的參數(shù)也不同。
機(jī)械運(yùn)動(dòng)的參考坐標(biāo)系和坐標(biāo)系是固定不變的, 在任意兩個(gè)組件之間的物體的距離有是不變的, 我們根據(jù)空間坐標(biāo)系選擇固定一點(diǎn)為空間坐標(biāo)系的原點(diǎn), 并作為固定點(diǎn), 固定體連體坐標(biāo)系的基礎(chǔ), 因此, 在確定連體坐標(biāo)系上任意點(diǎn)的位置, 就能夠形成安全連體基并作為參考。通常在地面坐標(biāo)系, 坐標(biāo)系是一個(gè)固定的地面坐標(biāo)。坐標(biāo)的柔性多體系統(tǒng)和固定坐標(biāo)之間的一些差異, 通過(guò)建立廣義協(xié)調(diào)方程, 調(diào)節(jié)可移動(dòng)的速度, 以特殊的地理位置坐標(biāo), 實(shí)行廣義坐標(biāo), 我們需要相應(yīng)的旋轉(zhuǎn), 進(jìn)行計(jì)算余弦矩陣。制作多體動(dòng)力學(xué)的模型, 元素是一個(gè)重要組成部分, 多體系統(tǒng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)中分析, 機(jī)械鉸鏈提供了多元化的元素。因此, 為了有效地管理各種元素, 我們根據(jù)機(jī)械屬性的元素的特點(diǎn), 進(jìn)行有效的管理。
3 結(jié)語(yǔ)
多體動(dòng)力學(xué)在機(jī)械45號(hào)鋼加工工程領(lǐng)域中的應(yīng)用, 近年來(lái)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 多體動(dòng)力學(xué)在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)中有智能識(shí)別的功能。另一個(gè)重大進(jìn)展, 是多體動(dòng)力學(xué)在機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越重要, 在未來(lái)有可能成為工程創(chuàng)新的新途徑, 充分完善在工程應(yīng)用中的相關(guān)理論, 有助于中國(guó)機(jī)械45號(hào)加工工程領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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