2。1。2  惯性坐标系法 7

2。2  几何变形描述 7From+优|尔-论_文W网wWw.YouErw.com 加QQ752018.766

2。3  系统的动力学方程 8

2。4 输入程序并导出图片10

  3  软件建模与仿真 12

3。1  用ANSYS软件建立mnf文件 17

3。1。1  定义单元类型 17

3。1。2  定义材料参数 17

3。1。3  定义横截面 18

3。1。4  定义端点坐标 18

3。1。5  创建mnf文件 19

3。2  将mnf文件导入ADAMS中并建立系统模型 21

3。2。1  导入mnf文件并设置界面值 21

3。2。2  建立柔性模型 22

3。2。3  仿真设置与输出 24

3。2。4  柔性体模型转换为刚性模型 26

3。2。5  结果输出 26

3。3  柔性体模型和刚体模型的比较 27

  结论 28

致谢 29

参考文献30

1  绪论

1。1 研究意义

随着刚柔性多体系统力学研究的深入和工程实际应用的需求，人们开始对刚柔耦合多体系统的研究越来越感兴趣。因为其具有简明的物理模型以及以与计算机和实物模型实验实现的特点，已成为发展新一代机器人和航空航天技术的关键性课题 。究其原因，一方面是由于它对机械，车辆，机器人，航空，航天等工程领域有重要的实用价值；另一方面，在理论和学术上也很有意义，推动了许多学科的进一步和多学科的相互渗透 。源-于,优+尔^论=文.网wwW.yOueRw.com 原文+QQ752.018766

机械臂与载体是典型的刚柔耦合系统，这类系统广泛应用于工业机器人和空间操作臂等复杂多体系统中，研究这类系统在大范围运动过程的动力学问题将对我国机器人和航空航天领域的关键技术起到理论支撑作用。本课题以做大范围运动的中心刚体-柔性梁-集中质量这一典型刚柔耦合系统为研究对象，基于柔性多体系统动力学理论，运用大型机械系统动力学自动分析软件ADAMS进行数值建模与仿真分析，研究系统大范围运动时的动力学特性。

1。2 工程背景

 近年来，在刚柔耦合机械臂系统动力学仿真等相关问题的研究方面，研究人员都十分重视并取得了相当丰硕的成果。自从Kane 提出“动力刚化”问题以来，针对传统混合坐标建模法的不足，各国学者开展了大量捕捉动力刚化项的理论建模研究 。洪嘉振等从连续介质力学的基本原理出发，提出了适用于求解高速旋转中心刚体-柔性梁系统的一次近似耦合模型 。腾悠优和蔡国平 就具有附加质量的中心刚体-柔性梁的频率特性进行了十分严谨和清晰的解释，采用一次近似耦合模型对中心刚体-柔性梁系统的任意位置施加集中质量，来计算系统频率，发现当附加质量在梁的前半段时，频率并不随其远离固定端而下降；但在靠近梁的后半端，频率则呈现出明显的下降趋势 。蔡国平 研究了含附加集中质量的中心刚体-柔性梁系统的动力学特性，对于由一个中心刚体和一根柔性悬臂梁组成的动力学系统，传统混合坐标模型采用的是梁上任意一点的轴向和横向位移非耦合的结构动力学中的小变形假设。郑彤和章定国提出有关ADAMS软件处理刚柔耦合系统高速和大变形问题的局限性 。本课题拟采用的求解多体系统动力学数值分析软件ADAMS，美国MSC。Software公司的机械系统动力学分析软件（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，ADAMS）是虚拟样机技术得以实现的一个被广泛应用的平台，它以功能齐全、建模快捷、仿真容易、测试方便等特点受到工程技术人员和广大使用者的青睐 。论文网