基于RecurDyn的多體動力學(xué)仿真.doc

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1、基于RecurDyn的多體動力學(xué)仿真大規(guī)模復(fù)雜的多體系統(tǒng)動力學(xué)問題，尤其是復(fù)雜的多接觸問題是動力學(xué)分析的難點(diǎn)，本文對鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)應(yīng)用RecurDyn軟件，在導(dǎo)入原有實(shí)體模型的基礎(chǔ)上，快速構(gòu)建仿真模型，結(jié)果另人滿意。???產(chǎn)品開發(fā)工程師經(jīng)常會遇到各種運(yùn)動機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析問題，有些情況過于復(fù)雜和特殊，特別是一些鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)的動力學(xué)仿真問題，整個系統(tǒng)在高速的運(yùn)動中涉及到的許多接觸碰撞等受力情況會給系統(tǒng)的動力學(xué)求解帶來極大的困難。RecurDyn是新一代的動力學(xué)分析軟件，采用全新的運(yùn)動方程理論和完全遞歸算法，非常適合于求解大規(guī)模復(fù)雜的多體系統(tǒng)動力學(xué)問題，尤其是復(fù)雜的多接觸問題。本文對某一形式的鏈?zhǔn)捷?/p>

2、送機(jī)構(gòu)借助RecurDyn軟件進(jìn)行了動力學(xué)仿真。???一、系統(tǒng)建模???該鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)用于高速間歇狀態(tài)下傳輸筒型物體，由于系統(tǒng)的運(yùn)動主要是在一個平面的運(yùn)動，因此輸送帶采用具有旋轉(zhuǎn)約束的鏈節(jié)相互聯(lián)接而成，鏈節(jié)之間加入扭轉(zhuǎn)彈簧以反映平面內(nèi)的扭轉(zhuǎn)剛度。每個鏈節(jié)依靠四個抱緊臂彈性固定著傳輸體，這四個抱緊臂通常可簡化成彈性的懸臂曲梁，本例中簡化成四個剛性鉸接的小爪，并加上渦卷彈簧力，也可以很好地反映出實(shí)際情況。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動是通過輸鏈器裝置完成的，主要是通過上方撥動齒的往復(fù)運(yùn)動和下方防止鏈條反向倒退的阻動齒來共同驅(qū)動的。由于上方撥動齒的位置尚需精確的定位，故將上方撥動齒的運(yùn)動簡化為水平方向的牽引運(yùn)動。??

3、?仿真模型的建立是在導(dǎo)入原有三維精確實(shí)體模型的基礎(chǔ)上，用RecurDyn提供的多級子系統(tǒng)建模和空間多接觸面定義快速構(gòu)建出的，如圖1、圖2所示，并在此基礎(chǔ)上添加力、碰撞、運(yùn)動副等約束條件。由于該機(jī)構(gòu)是高速間歇運(yùn)動，因此采用一系列分段的時間與運(yùn)動位移坐標(biāo)來輸入運(yùn)動參數(shù)。圖1經(jīng)簡化的一對空鏈節(jié)模型???二、仿真分析???1.運(yùn)動狀態(tài)與干涉校驗(yàn)???首先必須考慮到鏈條柔度對運(yùn)動的干涉影響，即考慮到在設(shè)計(jì)的平面柔度和扭轉(zhuǎn)柔度范圍內(nèi)，長鏈條和最后只剩單個鏈節(jié)情況下，鏈節(jié)進(jìn)入輸鏈器裝置內(nèi)的運(yùn)動狀態(tài)，避免被卡住或干涉撞擊引起抱緊臂變形。設(shè)計(jì)一定的鏈條柔度有助于輸送系統(tǒng)工作的可靠性，但設(shè)計(jì)柔度不能過大，否則會

4、引起勾掛現(xiàn)象，產(chǎn)生掛鏈故障并破壞鏈節(jié)。鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真和鏈節(jié)的空間位移曲線如圖3、圖4所示。圖2鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)的仿真模型圖3鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真圖4鏈節(jié)的空間位移曲線2.關(guān)鍵件動載分析???撥動齒是輸送機(jī)構(gòu)中負(fù)載較大的功能性部件，在高速間歇受載運(yùn)行中會周期性地沖撞擊鏈條、激勵銷軸座及其支撐結(jié)構(gòu)，形成一系列由沖擊激勵產(chǎn)生的振蕩。在本模型中牽引運(yùn)動的驅(qū)動力可近似為等效的沖擊載荷，分析結(jié)果如圖5所示。圖5沖擊動載荷分析???3.運(yùn)動平穩(wěn)性分析???由于鏈?zhǔn)捷斔湍Ｐ椭泻卸喾N非線性因素，采用完全遞歸算法，對各鏈節(jié)的各自由度運(yùn)動幅值的斂散性進(jìn)行分析，來判定鏈?zhǔn)捷斔拖到y(tǒng)的運(yùn)動平穩(wěn)性；同時得到考察運(yùn)

5、動平穩(wěn)性的參數(shù)，即各鏈節(jié)的加速度值，如圖6所示。圖6加速度響應(yīng)???4.抱緊力分析???抱緊臂的抱緊力設(shè)計(jì)也十分重要，該值越大，抱緊傳輸體越可靠，但裝卸傳輸體就困難了；另一方面，從鏈節(jié)中脫出傳輸體將消耗過多的能量，對其他的相關(guān)機(jī)構(gòu)工作不利。若該值較低，則容易使傳輸體在輸送過程的劇烈抖動中掉落，產(chǎn)生故障，因此需要進(jìn)行抱緊臂的抱緊力動態(tài)載荷分析，分析結(jié)果如圖7所示。圖7動態(tài)載荷分析???三、結(jié)束語???本文應(yīng)用RecurDyn多體動力學(xué)軟件，在導(dǎo)入原有實(shí)體模型的基礎(chǔ)上，快速構(gòu)建仿真模型。根據(jù)RecurDyn提供的多級子系統(tǒng)建模、空間多接觸和完全遞歸算法等特有功能，對復(fù)雜鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)的分析問題進(jìn)行

6、了動力學(xué)仿真，得到了做為設(shè)計(jì)參考的動力學(xué)參數(shù)，為鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)的動力學(xué)設(shè)計(jì)提供了很好的設(shè)計(jì)校驗(yàn)方法。仿真結(jié)果可以檢測輸送系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性和可靠性，并預(yù)測鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)故障的發(fā)生及現(xiàn)象模擬。???由于在計(jì)算碰撞的過程中對CAD模型的要求較高，而現(xiàn)有鏈節(jié)的鈑金件模型及裝配位置公差還有待精確完善，因此本模型對鏈節(jié)連接關(guān)系進(jìn)行了簡化，待更精確的模型建立后，可在各鏈節(jié)之間加入碰撞關(guān)系，從而更充分地考慮鏈條柔度、裝配間隙、空間碰撞等在高速間歇運(yùn)動復(fù)雜狀態(tài)下的系統(tǒng)動力特性，進(jìn)一步豐富仿真得到的結(jié)果。