某击发机构动力学仿真研究
四信息技术四陈伟,等四某击发机构动力学仿真研究
http :?https://www.360docs.net/doc/0a518391.html,一E-mail :ZZHD@https://www.360docs.net/doc/0a518391.html, ‘机械制造与自动化“作者简介:陈伟(1986-),男,安徽阜阳人,硕士研究生,研究方向:高效毁伤三某击发机构动力学仿真研究
陈伟1,2,陈秋红3,胡有璋1,赵威2,4,陈瑶5
(1.中国人民解放军73853部队江苏南京211811;
2.南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094;
3.南京禄口国际机场江苏南京211113;
4.中国人民解放军75250部队广东广州510800;
5.南京军区联勤部信息中心,江苏南京210016)
摘一要:为了研究击发机构的力学特性,对击发机构零部件进行三维实体建模,考虑拨动子驻
栓二发射器推杆和电磁连杆的柔性,利用Hypermesh 软件对它们进行模态分析,生成可被动力
学分析软件ADAMS 调用的模态中性文件,建立击发机构刚柔耦合动力学模型,对击发机构进
行了刚柔耦合动力学分析和对击发机构机理分析使用方法与手段,分析结果对于火炮击发机
构的设计具有一定的参考价值三
关键词:击发机构;多体动力学;刚柔耦合;ADAMS
中图分类号:TP391.9一一文献标志码:B一一文章编号:1671-5276(2015)03-0092-03
Research on Dynamic Simulation of Firing Mechanism CHEN Wei 1,2,CHEN Qiu-hong 3,HU You-zhang 1,ZHAO Wei 2,4,CHEN Yao 5,
(1.Unit 73853of PLA ,Nanjing 211811,China ;2.School of Mechanical Engineering ,Nanjing University of Science and Technology ,Nanjing 210094,China ;3.Nanjing Lukou International Airport ,Nanjing 211113,China ;4.Unit 75250of PLA ,Guangzhou 510800,China ;5.Nanjing Military Logistics Department Information Center ,Nanjing 210016,China )Abstract :In order to study the mechanical properties of the firing mechanism ,the modeling of the three Dsolid parts of the firing mechanism is established ,considering the flexibility of the cocking lever sear ,launcher putter and electromagnetic rod ,the modal a-nalysis is done by Hypermesh software ,the modal neutral file used by the dynamic analysis software ADAMS is generated ,the rigid and flexible coupling dynamics model is established and rigid and flexible coupling dynamics of the firing mechanism is analyzed.The methods and approaches of its analysis and the design of the artillery are of certain reference value.Keywords :firing mechanism ;dynamics of multi-body ;rigid /flexible coupling ;ADAMS
0一引言
击发机构是火炮的重要组成部分,在火炮发射时,击
针在冲击力的作用下猛烈地撞击底火,使底火壳发生变
形,底火内的击发药受到猛烈的挤压而被点燃,并进而引
燃发射药[1]三击发机构包含部件众多,且各部件在工作过程中存在复杂的接触和碰撞关系,因此获取击发机构工
作时各部件实际的运动情况,将会为击发机构的结构设计
和性能改善提供重要依据三
1一击发机构工作原理
研究的击发机构是击锤式击发机构,采用电磁击发
和手动机械击发两种击发方式,其中手动机械击发方式
和电磁击发方式原理基本相同,现仅对采用电磁击发方
式时击发机构的运动情况进行分析三击发机构结构如
图1所示三
工作原理为[2]:按压电磁铁击发按钮 击发配电
盒 击发电磁铁 电磁铁推动电磁杆 撞击击发挡板
图1一击发机构三维装配图撞击炮尾中的发射器推杆 撞击发射器杠杆 撞击炮闩中的拨动子驻栓 解脱拨动子 释放击锤弹簧和击发击锤 撞击击针 撞击底火来完成击发的任务三
四29四
多体动力学优化方法
多体动力学优化方法 3 李庆国1 ,曾庆良1 ,范文慧 2 (1.山东科技大学机电学院,青岛山东266510;2.清华大学国家C I M S 工程技术研究中心,北京100084) 摘 要: 介绍一种多体动力学优化设计方法,基于I SI GHT 软件集成Pr o /E 和Ada m s,建立优化设 计平台。夹紧装置优化设计实例,验证了该平台的有效性和合理性。关键词: 多体动力学优化;多学科设计优化(MDO );I SI GHT 中图分类号:O313.3 文献标识码:B 文章编号:1001-0874(2007)03-0089-02 A Me thod ofMulti 2body Dynam i c Op ti m i za ti o n L I Q ing 2guo 1 , ZEN G Q ing 2liang 1 , FAN W en 2hui 2 (1.College of Mechanical &Electric Engineering,,Shandong University of Science and Technol ogy,Q ingdao 266510,China; 2.Nati onal C I M S Engineering Research Center of Tsinghua University,Beijing 100084,China ) Ab s trac t: This paper intr oduces a method of multi 2body dyna m ic op ti m izati on design and builds an op ti m izati on design p latfor m based on I SI GHT s oft w are integrati on Pr o /E and Ada m s .The effectiveness and reliability of the p latfor m is validated by taking the op ti m izati on design of chucking fixture as exa mp le .Keywo rd s: multi 2body dyna m ic op ti m izati on;multidisci p linary design op ti m izati on;I SI GHT 3国家自然科学基金资助项目(编号:60474059) 1 多体动力学和MDO 多体系统是多个相互运动的物体通过运动副相联的多刚体系统和多柔体系统。上世纪80年代初,多刚体系统动力学计算机仿真已广泛应用于工程领域,通常用来研究系统的位移、速度、加速度与其受力之间的关系。随着计算机技术的飞速发展,仿真、优化技术已在多体系统设计中得到大量应用。为了解决不同学科间的协同设计问题,人们提出了多学科设计优化的思想。 多学科设计优化(Multidisci p linary Design Op ti 2m izati on 简称MDO )是一种设计复杂系统和子系统的方法论。通过充分利用各个学科(子系统)之间相互作用所产生的协同效应,获得系统的整体最优解[1] 。 多学科设计优化问题,在数学形式上可表达为:寻找:x 最小化:f =f (x,y ) 约束:h i (x,y )=0 (i =1,2,3,…,n ) g i (x,y )≤0 (j =1,2,3,…,m ) 其中f 为目标函数,x 为设计变量,y 是状态变量,h i (x,y )是等式约束,g i (x,y )是不等式约束。 MDO 的研究主要分为三个方面:面向设计的多 学科分析设计软件的集成;有效的MDO 算法,实现多学科并行设计,获得系统最优解;MDO 分布式计算的环境支持。目前,已经出现了较成熟的商业软件,I SI GHT 就是典型代表。2 多学科优化软件I SI GHT I SI GHT 是一个通过软件协同驱动产品设计优 化的软件。特色是融合了优化设计中需要的三大主要功能:自动化功能、集成化功能和最优化功能。 (1)自动化功能 I SI GHT 的过程集成(Pr ocess I ntegrati on )功能可 以对各种CAD 或CAE 软件进行自动化启动、监视和控制,文件解析(File Parser )功能可以自动地编辑、生成输入文件和自动处理输出文件及读取计算结果。 (2)集成化功能 ? 98?2007年第3期 煤 矿 机 电
某击发机构动力学仿真研究
四信息技术四陈伟,等四某击发机构动力学仿真研究 http :?https://www.360docs.net/doc/0a518391.html,一E-mail :ZZHD@https://www.360docs.net/doc/0a518391.html, ‘机械制造与自动化“作者简介:陈伟(1986-),男,安徽阜阳人,硕士研究生,研究方向:高效毁伤三某击发机构动力学仿真研究 陈伟1,2,陈秋红3,胡有璋1,赵威2,4,陈瑶5 (1.中国人民解放军73853部队江苏南京211811; 2.南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094; 3.南京禄口国际机场江苏南京211113; 4.中国人民解放军75250部队广东广州510800; 5.南京军区联勤部信息中心,江苏南京210016) 摘一要:为了研究击发机构的力学特性,对击发机构零部件进行三维实体建模,考虑拨动子驻 栓二发射器推杆和电磁连杆的柔性,利用Hypermesh 软件对它们进行模态分析,生成可被动力 学分析软件ADAMS 调用的模态中性文件,建立击发机构刚柔耦合动力学模型,对击发机构进 行了刚柔耦合动力学分析和对击发机构机理分析使用方法与手段,分析结果对于火炮击发机 构的设计具有一定的参考价值三 关键词:击发机构;多体动力学;刚柔耦合;ADAMS 中图分类号:TP391.9一一文献标志码:B一一文章编号:1671-5276(2015)03-0092-03 Research on Dynamic Simulation of Firing Mechanism CHEN Wei 1,2,CHEN Qiu-hong 3,HU You-zhang 1,ZHAO Wei 2,4,CHEN Yao 5, (1.Unit 73853of PLA ,Nanjing 211811,China ;2.School of Mechanical Engineering ,Nanjing University of Science and Technology ,Nanjing 210094,China ;3.Nanjing Lukou International Airport ,Nanjing 211113,China ;4.Unit 75250of PLA ,Guangzhou 510800,China ;5.Nanjing Military Logistics Department Information Center ,Nanjing 210016,China )Abstract :In order to study the mechanical properties of the firing mechanism ,the modeling of the three Dsolid parts of the firing mechanism is established ,considering the flexibility of the cocking lever sear ,launcher putter and electromagnetic rod ,the modal a-nalysis is done by Hypermesh software ,the modal neutral file used by the dynamic analysis software ADAMS is generated ,the rigid and flexible coupling dynamics model is established and rigid and flexible coupling dynamics of the firing mechanism is analyzed.The methods and approaches of its analysis and the design of the artillery are of certain reference value.Keywords :firing mechanism ;dynamics of multi-body ;rigid /flexible coupling ;ADAMS 0一引言 击发机构是火炮的重要组成部分,在火炮发射时,击 针在冲击力的作用下猛烈地撞击底火,使底火壳发生变 形,底火内的击发药受到猛烈的挤压而被点燃,并进而引 燃发射药[1]三击发机构包含部件众多,且各部件在工作过程中存在复杂的接触和碰撞关系,因此获取击发机构工 作时各部件实际的运动情况,将会为击发机构的结构设计 和性能改善提供重要依据三 1一击发机构工作原理 研究的击发机构是击锤式击发机构,采用电磁击发 和手动机械击发两种击发方式,其中手动机械击发方式 和电磁击发方式原理基本相同,现仅对采用电磁击发方 式时击发机构的运动情况进行分析三击发机构结构如 图1所示三 工作原理为[2]:按压电磁铁击发按钮 击发配电 盒 击发电磁铁 电磁铁推动电磁杆 撞击击发挡板 图1一击发机构三维装配图撞击炮尾中的发射器推杆 撞击发射器杠杆 撞击炮闩中的拨动子驻栓 解脱拨动子 释放击锤弹簧和击发击锤 撞击击针 撞击底火来完成击发的任务三 四29四
实验四 SIMULINK仿真模型的建立及仿真(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】 实验四SIMULINK仿真模型的建立及仿真（一） 一、实验目的： 1、熟悉SIMULINK模型文件的操作。 2、熟悉SIMULINK建模的有关库及示波器的使用。 3、熟悉Simulink仿真模型的建立。 4、掌握用不同的输入、不同的算法、不同的仿真时间的系统仿真。 二、实验内容： 1、设计SIMULINK仿真模型。 2、建立SIMULINK结构图仿真模型。 3、了解各模块参数的设定。 4、了解示波器的使用方法。 5、了解参数、算法、仿真时间的设定方法。 例7.1-1 已知质量m=1kg，阻尼b=2N.s/m。弹簧系数k=100N/m，且质量块的初始位移x(0)=0.05m，其初始速度x’(0)=0m/s，要求创建该系统的SIMULINK模型，并进行仿真运行。 步骤： 1、打开SIMULINK模块库，在MATLAB工作界面的工具条单击SIMULINK图标，或在MATLAB指令窗口中运行simulink，就可引出如图一所示的SIMULINK模块浏览器。
图一：SIMULINK模块浏览器 2、新建模型窗，单击SIMULINK模块库浏览器工具条山的新建图标，引出如图二所示的空白模型窗。 图二：已经复制进库模块的新建模型窗 3、从模块库复制所需模块到新建模型窗，分别在模块子库中
找到所需模块，然后拖进空白模型窗中，如图二。 4、新建模型窗中的模型再复制：按住Ctrl键，用鼠标“点亮并拖拉”积分模块到适当位置，便完成了积分模块的再复制。 5、模块间信号线的连接，使光标靠近模块输出口；待光标变为“单线十字叉”时，按下鼠标左键；移动十字叉，拖出一根“虚连线”；光标与另一个模块输入口靠近到一定程度，单十字变为双十字；放开鼠标左键，“虚连线”变变为带箭头的信号连线。如图三所示： 图三：已构建完成的新模型窗 6、根据理论数学模型设置模块参数： ①设置增益模块
基于RecurDyn的多体动力学仿真
图１ 经简化的一对空链节模型 二、仿真分析 １．运动状态与干涉校验 首先必须考虑到链条柔度对运动的干涉影响，即考虑到在设计的平面柔度和扭转柔度范围内，长链条和最图２ 链式输送机构的仿真模型图３ 链式输送机构的运动仿真图４ 链节的空间位移曲线 ＣＡＤ／ＣＡＭ与制造业信息化?ｗｗｗ．ｉｃａｄ．ｃｏｍ．ｃｎ
图５ 冲击动载荷分析 ３．运动平稳性分析 由于链式输送模型中含有多种非线性因素，采用完全递归算法，对各链节的各自由度运动幅值的敛散性进行分析，来判定链式输送系统的运动平 图６ 加速度响应 ４．抱紧力分析 抱紧臂的抱紧力设计也十分重要， 该值越大，抱紧传输体越可靠，但装卸 传输体就困难了；另一方面，从链节中 脱出传输体将消耗过多的能量，对其 他的相关机构工作不利。若该值较低， 则容易使传输体在输送过程的剧烈抖 动中掉落，产生故障，因此需要进行抱 紧臂的抱紧力动态载荷分析，分析结 果如图７所示。 图７ 动态载荷分析 三、结束语 本文应用ＲｅｃｕｒＤｙｎ多体动力学软 件，在导入原有实体模型的基础上，快 速构建仿真模型。根据ＲｅｃｕｒＤｙｎ提供 的多级子系统建模、空间多接触和完 全递归算法等特有功能，对复杂链式 输送机构的分析问题进行了动力学仿 真，得到了做为设计参考的动力学参 数，为链式输送机构的动力学设计提 供了很好的设计校验方法。仿真结果 可以检测输送系统工作的平稳性和可 靠性，并预测链式输送机构故障的发 携手济钢机制公司，ＷＩＴ－ＣＡＰＰ续写业界辉煌 近日，华特软件与济钢集团机械设备制造公司 公司”）正式签订ＣＡＰＰ合同。 秉承“可遵、可信、共赢”的济钢机制公司是济南钢铁集团直属的子 ＣＡＤ／ＣＡＭ与制造业信息化?ｗｗｗ．ｉｃａｄ．ｃｏｍ．ｃｎ
多体系统动力学基本理论
第2章多体系统动力学基本理论
本章主要介绍多体系统动力学的基本理论，包括多刚体系统动力学建模、多柔体系统动力学建模、多体系统动力学方程求解及多体系统动力学中的刚性（Stiff）问题。通过本章的学习可以对多体系统动力学的基本理论有较深入的了解，为具体软件的学习打下良好的理论基础。 2.1 多体系统动力学研究状况 多体系统动力学的核心问题是建模和求解问题，其系统研究开始于20世纪60年代。从60年代到80年代，侧重于多刚体系统的研究，主要是研究多刚体系统的自动建模和数值求解；到了80年代中期，多刚体系统动力学的研究已经取得一系列成果，尤其是建模理论趋于成熟，但更稳定、更有效的数值求解方法仍然是研究的热点；80年代之后，多体系统动力学的研究更偏重于多柔体系统动力学，这个领域也正式被称为计算多体系统动力学，它至今仍然是力学研究中最有活力的分支之一，但已经远远地超过一般力学的涵义。 本节将叙述多体系统动力学发展的历史和目前国内外研究的现状。 2.1.1 多体系统动力学研究的发展 机械系统动力学分析与仿真是随着计算机技术的发展而不断成熟的，多体系统动力学是其理论基础。计算机技术自其诞生以来，渗透到了科学计算和工程应用的几乎每一个领域。数值分析技术与传统力学的结合曾在结构力学领域取得了辉煌的成就，出现了以ANSYS、NASTRAN等为代表的应用极为广泛的结构有限元分析软件。计算机技术在机构的静力学分析、运动学分析、动力学分析以及控制系统分析上的应用，则在二十世纪八十年代形成了计算多体系统动力学，并产生了以ADAMS和DADS为代表的动力学分析软件。两者共同构成计算机辅助工程（CAE）技术的重要内容。 多体系统是指由多个物体通过运动副连接的复杂机械系统。多体系统动力学的根本目的是应用计算机技术进行复杂机械系统的动力学分析与仿真。它是在经典力学基础上产生的新学科分支，在经典刚体系统动力学上的基础上，经历了多刚体系统动力学和计算多体系统动力学两个发展阶段，目前已趋于成熟。 多刚体系统动力学是基于经典力学理论的，多体系统中最简单的情况——自由质点和一般简单的情况——少数多个刚体，是经典力学的研究内容。多刚体系统动力学就是为多个刚体组成的复杂系统的运动学和动力学分析建立适宜于计算机程序求解的数学模型，并寻求高效、稳定的数值求解方法。由经典力学逐步发展形成了多刚体系统动力学，在发展过程中形成了各具特色的多个流派。 早在1687年，牛顿就建立起牛顿方程解决了质点的运动学和动力学问题；刚体的概念最早由欧拉于1775年提出，他采用反作用力的概念隔离刚体以描述铰链等约束，并建立了
基于ADAMS的摆盘机构动力学仿真分析
基于ADAMS 的摆盘机构动力学仿真分析 刘剑钊1党建军2张进军2 （1中国工程物理研究院总体工程研究所，绵阳621900）（2西北工业大学航海学院，西安710072） ADAMS-based dynamic simulation analysis for wobble-plate mechanism LIU Jian-zhao 1，DANG Jian-jun 2，ZHANG Jin-jun 2 （1System Engineering Institute ，China Academy of Engineering Physics ，Mianyang 621900，China ）（2School of Marine Engineering ，Northwestern Polytechnical University ，Xi ’an 710072，China ） 文章编号：1001-3997（2012）04-0076-02 【摘要】简要介绍了摆盘机构组成和工作原理，建立摆盘机构三维模型，运用机械系统动力学分 析软件ADAMS 对机构进行动态仿真分析， 得到关键运动部件的运动规律曲线和动力学分析曲线，结果表明ADAMS 对复杂机构的仿真准确可靠，得到了活塞与连杆轴线不重合导致的扰动与气缸壁间侧压力和力矩分析曲线，零部件间冲击和扰动产生的动力学响应，为摆盘机构减震降噪的优化设计提供了重要参数。表明了ADAMS 对复杂机构进行仿真分析的可行性，对相关研究具有借鉴意义。 关键词：摆盘机构；ADAMS ；动态仿真；动力学 【Abstract 】It gives a detailed introduction of the constitution and operating principle of wobble -plate ， and sets up its three-dimensional model.By applying the ADAMS -software for dynamics analysis of mechanism,the dynamic simulation of the wobble plate is analyzed.And the motion regulation curves and dynamics analysis curves for some key parts are obtained.The result suggests that ADAMS-based simulation analysis can bring about dynamic response between impulse and disturbance among the components ，hence correct and reliable ，and the disturbance caused by misalignment between piston and axis of link is ob －tained ，as well as analysis curves for force within the piston and cylinder wall and the torque.The research offers significant parameters for optimizing the design of wobble plate in the aspect of shock absorption and noise reduction.It shows that ADAMS-software being applied for analysis complex mechanism is feasible and shall provide reference for similar study. Key words ：Wobble plate ；ADAMS ；Dynamic simulation ；Dynamics 中图分类号：TH16，TP391.7 文献标识码：A ＊来稿日期：2011-06-14 1引言 摆盘机构[1]作为一种新型发动机动力总成核心组件，适合大深度大功率UUV （水下无人航行器）使用。摆盘轴线的轨迹是圆锥面，缸体固定不旋转，摆盘的运动只是空间周期性摆动。与传统平面曲柄连杆活塞发动机相比，具有结构简单紧凑，功率质量比大，振动噪声小，背压对发动机功率影响小等特点。摆盘机构运动复杂，参数繁多，难以建立完整数学模型进行理论计算，借助机械系统动力学仿真软件ADAMS ，对摆盘机构虚拟样机模型进行运动学和动力学分析，得到不同工况下摆盘机构的运动规律和动力学响应。 2多刚体运动学理论 利用ADAMS 建立机械系统仿真模型时，系统中各构件之间存在运动副的连接，设运动副的约束方程数为nh ，用系统广义坐标矢量表示的运动学约束方程为： 准k （q ）=准k 1（q ），准k 2（q ），…，准k nh （q ＊＊ ）=0（1） 又因为在考虑运动学分析时，系统具有确定运动，所以要使 系统实际自由度为零，因此对其施加等于自由度（nc-nh ）的驱动约束：准D （q ，t ）=0 （2）式（1）和（2）可以统一表示为：准（q ，t ）= 准k （q ，t ） 准D （q ，t ＊＊ ） =0 （3） 对ADAMS 运动学方程求解： 在ADMAS 仿真软件中，运动学分析研究零自由度系统位置、速度、加速度和约束反力，因此只 需求解系统约束方程：准（q ，t ）=0 （4） 任一时刻t n 的位置确定，可由约束方程的牛顿—拉夫森（Newton-Raphson ）迭代方法求得：坠准j |△q j =准（q j t n ）（5）式中：△q j =q j+1-q j —第j 次迭代。t n 时刻速度、加速度的确定，可由约束方程求一阶、二阶时间 导数得到：坠准坠q q 觶=-坠准坠t （6）坠准坠q q 咬=-坠2Ω坠2t 2+n k =1Σn l =1Σ坠2 准坠q k 坠q l q 觶k q 觶l +坠坠坠T 坠q 觶觶觶 q 觶坠坠q 坠准坠t 觶觶 q 觶觶 觶觶觶觶觶觶觶觶觶觶觶觶 觶 觶 觶 觶觶觶觶觶觶 觶觶觶觶（7） t n 时刻约束反力的确定，可由带乘子拉格朗日方程得到： 坠准 觶觶 T λ=-d d t 坠T 坠q 觶觶T -坠T 坠q 觶觶觶T -觶觶 Q （8） 3摆盘机构虚拟样机模型 3.1三维实体模型 针对摆盘机构有多个零件组成，个别零件结构复杂，直接利用ADAMS 自身建模功能很难完成三维实体建模的问题，采用 Machinery Design ＆Manufacture 机械设计与制造 第4期2012年4月 76
永磁同步电机控制系统仿真模型的建立与实现资料
永磁同步电机控制系统仿真模型的建立与 实现
电机的控制 本文设计的电机效率特性如图 转矩(Nm) 转速(rpm) 异步电机效率特性 PMSM 电机效率特性 本文设计的电动汽车电机采用SVPWM 控制技术是一种先进的控制技术，它是以“磁链跟踪控制”为目标，能明显减少逆变器输出电流的谐波成份及电机的谐波损耗，能有效降低脉动转矩，适用于各种交流电动机调速，有替代传统SPWM 的趋势[2]。 基于上述原因，本文结合0=d i 和SVPWM 控制技术设计PMSM 双闭环PI 调速控制。其中，内环为电流环[3]，外环为速度环，根据经典的PID 控制设计理论，将内环按典型Ⅰ系统，外环按典型Ⅱ系统设计PI 控制器参数[4]。 1. PMSM 控制系统总模型 首先给出PMSM 的交流伺服系统矢量控制框图。忽略粘性阻尼系数的影响， PMSM 的状态方程可表示为 ??????????-+????????????????????----=??????????J T L u L u i i P J P L R P P L R i i L q d m q d f n f n m n m n m q d ///002/30//ωψψωωω& && (1) 将0=d i 带入上式，有 ???? ??????-+??????????? ??? ??--=????? ?????J T L u L u i J P P L R P i i L q d m q f n f n m n m q d ///02/3/0ωψψωω& && (2) 转 矩 (N m )转速 (n /(m i n )) 效率 转速 (rpm) 转矩 (N m )
动力学模型
月球软着陆控制系统综合仿真及分析（课程设计） 在月球探测带来巨大利益的驱使下，世界各国纷纷出台了自己的探月计划，再一次掀起了新一轮探月高潮。在月球上着陆分为两种，一种称为硬着陆，顾名思义，就是探测器在接近月球时不利用制动发动机减速而直接撞击月球。另一种称为软着陆，这种着陆方式要求探测器在距月面一定高度时开启制动系统，把探测器的速度抵消至零，然后利用小推力发动机把探测器对月速度控制在很小的范围内，从而使其在着陆时的速度具有几米每秒的数量级。显然，对于科学研究，对探测器实施月球软着陆的科学价值要大于硬着陆。 1月球软着陆过程分析 目前月球软着陆方式主要有以下两种方式： 第一种就是直接着陆的方式。探测器沿着击中轨道飞向月球，然后在适当的月面高度实施制动减速，最终使探测器软着陆于月球表面。采用该方案时，探测器需要在距离目标点很远时就选定着陆点，并进行轨道修正。不难发现，该方法所选的着陆点只限于月球表面上接近轨道能够击中的区域，所以能够选择的月面着陆点的区域是相当有限的。 第二种方法就是先经过一条绕月停泊轨道，然后再伺机制动下降到月球表面，如图17-1所示。探测器首先沿着飞月轨道飞向月球，在距月球表面一定高度时，动力系统给探测器施加一制动脉冲，使其进入一条绕月运行的停泊轨道；然后根据事先选好的着陆点，选择霍曼变轨起始点，给探测器施加一制动脉冲，使其进入一条椭圆形的下降轨道，最后在近月点实施制动减速以实现软着陆。 主制动段 开始点 图17-1 月球软着陆过程示意图 与第一种方法相比，第二种方法有以下几个方面较大的优越性： 1）探测器可以不受事先选定着陆点的约束，可以在停泊轨道上选择最佳的着陆点，具有很大的选择余地。
动力学主要仿真软件
车辆动力学主要仿真软件 I960年，美国通用汽车公司研制了动力学软件DYNA主要解决多自由度 无约束的机械系统的动力学问题，进行车辆的“质量一弹簧一阻尼”模型分析。作为第一代计算机辅助设计系统的代表，对于解决具有约束的机械系统的动力学问题，工作量依然巨大，而且没有提供求解静力学和运动学问题的简便形式。 随着多体动力学的谨生和发展，机械系统运动学和动力学软件同时得到了迅速的发展。1973年，美国密西根大学的N.Orlandeo和，研制的ADAM 软件，能够简单分析二维和三维、开环或闭环机构的运动学、动力学问题，侧重于解决复杂系统的动力学问题，并应用GEAR刚性积分算法，采用稀疏矩阵技术提高计算效率° 1977年，美国Iowa大学在，研究了广义坐标分类、奇异值分解等算法并编制了DADS软件，能够顺利解决柔性体、反馈元件的空间机构运动学和动力学问题。随后，人们在机械系统动力学、运动学的分析软件中加入了一些功能模块，使其可以包含柔性体、控制器等特殊元件的机械系统。 德国航天局DLF早在20世纪70年代，Willi Kort tm教授领导的团队就开始从事MBS软件的开发，先后使用的MBS软件有Fadyna (1977)、MEDYNA1984),以及最终享誉业界的SIMPAC( 1990).随着计算机硬件和数值积分技术的迅速发展，以及欧洲航空航天事业需求的增长，DLR决定停止开发基于频域求解技术的MED YN软件，并致力于基于时域数值积分技术的发展。1985年由DLR开发的相对坐标系递归算法的SIMPACI软件问世，并很快应用到欧洲航空航天工业，掀起了多体动力学领域的一次算法革命。 同时，DLR首次在SIMPAC嗽件中将多刚体动力学和有限元分析技术结合起来，开创了多体系统动力学由多刚体向刚柔混合系统的发展。另外，由于SIMPACI算法技术的优势，成功地将控制系统和多体计算技术结合起来，发
实验四-SIMULINK仿真模型建立及仿真
实验四 SIMULINK仿真模型的建立及仿真（一） 一、实验目的： 1、熟悉SIMULINK模型文件的操作。 2、熟悉SIMULINK建模的有关库及示波器的使用。 3、熟悉Simulink仿真模型的建立。 4、掌握用不同的输入、不同的算法、不同的仿真时间的系统 仿真。 二、实验内容： 1、设计SIMULINK仿真模型。 2、建立SIMULINK结构图仿真模型。 3、了解各模块参数的设定。 4、了解示波器的使用方法。 5、了解参数、算法、仿真时间的设定方法。 例7.1-1 已知质量m=1kg，阻尼b=2N.s/m。弹簧系数k=100N/m，且质量块的初始位移x(0)=0.05m，其初始速度x’(0)=0m/s，要求创建该系统的SIMULINK 模型，并进行仿真运行。 步骤： 1、打开SIMULINK模块库，在MATLAB工作界面的工具条单击SIMULINK图标，或在MATLAB指令窗口中运行simulink，就可引出如图一所示的SIMULINK模块浏览器。
图一：SIMULINK模块浏览器 2、新建模型窗，单击SIMULINK模块库浏览器工具条山的新建图标，引出如图二所示的空白模型窗。 图二：已经复制进库模块的新建模型窗 3、从模块库复制所需模块到新建模型窗，分别在模块子库中找到所需模块，然后拖进空白模型窗中，如图二。 4、新建模型窗中的模型再复制：按住Ctrl键，用鼠标“点亮并拖拉”积分模块到适当位置，便完成了积分模块的再复制。 5、模块间信号线的连接，使光标靠近模块输出口；待光标变为“单线十字叉”时，按下鼠标左键；移动十字叉，拖出一根“虚连线”；光标与另一个模块输入口靠近到一定程度，单十字变为双十字；放开鼠标左键，“虚连线”变变为带箭头的信号连线。如图三所示：
连杆机构设计动力学仿真说明书
课题：《机械原理》课程设计指导老师：张青高峰 组员：5080209105龚潇 5080209110 胡凯 5080209257 王倩茹 2011年1月5日
目录 1．组员分工 (3) 2．课程设计目的 (4) 3．设计任务 (4) 4．已知条件和数据 (5) 5．主要设计内容 (6) 5.1机构位移方程 (6) 5.2质心位移方程 (6) 5.3机构速度、加速度方程 (7) 5.4质心速度、加速度方程 (8) 5.5静力学方程 (9) 5.6动力学方程 (10) 5.7惯性力平衡方程 (13) 6.设计结果讨论 (16) 6.1用Matlab绘制机构随输入运动的输出运动位移、速度、加速度曲线 (16) 6.2用Matlab计算绘制机构在不计惯性时各构件铰链的受力和输入力（或矩）的曲线 (31) 6.3用Matlab计算绘制机构在考虑惯性时各构件铰链的受力和输入力（或矩）的曲线 (32) 7.设计体会 (37) 8.参考文献 (1)
1.组员分工： 建立机构运动及力学方程组：王倩茹 Matlab解方程组、机械原理课程中布置的作业4-3中的编程：龚潇 机构动画仿真、绘制图线、机械原理课程中布置的作业4-3中的绘图：胡凯报告书写及PPT制作：王倩茹 左起：龚潇，王倩茹，胡凯
2．课程设计目的 通过机械原理课程设计，使同学掌握机构的位置、速度、加速度、静力学、动力学、惯性力平衡等方法，并能借助计算机实现机构的性能分析和该机构的运动仿真演示，从而了解机构的性能和特性。 3．设计任务 3.1根据机械原理课程设计选题，选定固定坐标系，用复数向量方程法建立机构 的位移方程即各构件的质心位移方程； 3.2在机构位移方程基础上，建立机构的速度、加速度方程以及各构件的质心的 加速度方程； 3.3在已知外力和运动分析的基础上，建立机构的静力学方程（不考虑惯性影 响），即求出机构中各构件铰链的受力和输入构件的驱动力（矩）； 3.4在已知外力和运动分析的基础上，建立考虑惯性和加速度影响的机构动力学 方程，即求出考虑惯性时机构中各构件铰链的受力和输入驱动力（矩）；3.5为了使机构实现惯性力完全平衡，用复数向量法建立该机构的惯性力完全平 衡条件； 3.6在上述理论分析的基础上，利用计算机编程计算并绘出机构随输入运动的输 出运动位移、速度、加速度曲线；分别计算并绘出机构在不计惯性和考虑惯性使各构件铰链的受力和输入力（或矩）的曲线。 3.7在计算机上，设计软件实现该机构的运动仿真演示。
创建基于DLL的Proteus仿真模型
创建基于DLL的Proteus VSM仿真模型 作者：silingsong 一、Proteus VSM仿真模型简介 在使用Proteus仿真单片机系统的过程中，经常找不到所需的元件，这就需要自己编写。Proteus VSM 的一个主要特色是使用基于DLL组件模型的可扩展性。这些模型分为两类：电气模型（Electrical Model）和绘图模型（Graphical Model）。电气模型实现元件的电气特性，按规定的时序接收数据和输出数据；绘图模型实现仿真时与用户的交互，例如LCD的显示。一个元件可以只实现电气模型，也可以都实现电气和绘图模型。 Proteus为VSM模型提供了一些C++抽象类接口，用户创建元件时需要在DLL中实现相应的抽象类。VSM模型和Proteus系统通信的原理如下图： 绘图模型接口抽象类： ICOMPONENT――ISIS内部一个活动组件对象，为VSM模型提供在原理图上绘图和用户交互的服务。 IACTIVEMODEL――用户实现的VSM绘图模型要继承此类，并实现相应的绘图和键盘鼠标事件处理。 电气模型接口抽象类： IINSTANCE――一个PROSPICE仿真原始模型，为VSM模型提供访问属性、模拟节点和数据引脚的服务，还允许模型通过仿真日志发出警告和错误信息。 ISPICECKT（模拟）――SPICE拥有的模拟元件，提供的服务：访问、创建和删除节点，在稀疏矩阵上分配空间，同时还允许模型在给定时刻强制仿真时刻点的发生和挂起仿真。 ISPICEMODEL（模拟）――用户实现的VSM模拟元件要继承此类，并实现相应的载入数据，在完成的时间点处理数据等。 IDSIMCKT（数字）――DSIM拥有的数字元件，提供的服务：访问数字系统的变量，创建回调函数和挂起仿真。
多体动力学软件和有限元软件的区别(优.选)
有限元软件与多体动力学软件 数值分析技术与传统力学的结合在结构力学领域取得了辉煌的成就，出现了以ANSYS 、NASTRAN 等为代表的应用极为广泛的结构有限元分析软件。计算机技术在机构的静力学分析、运动学分析、动力学分析以及控制系统分析上的应用，则在二十世纪八十年代形成了计算多体系统动力学，并产生了以ADAMS 和DADS 为代表的动力学分析软件。两者共同构成计算机辅助工程（CAE ）技术的重要内容。 商业通用软件的广泛应用给我们工程师带来了极大的便利，很多时候我们不需要精通工程问题中的力学原理，依然可以通过商业软件来解决问题，不过理论基础的缺失还是会给我们带来不少的困扰。随着动力有限元与柔性多体系统分析方法的成熟，有时候正确区分两者并不是很容易。 机械领域应用比较广泛的有两类软件，一类是有限元软件，代表的有：ANSYS, NASTRAN, ABAQUS, LS-DYNA, Dytran 等；另一类是多体动力学软件，代表的有ADAMS, Recurdyn ， Simpack 等。在使用时，如何选用这两类软件并不难，但是如果深究这两类软件根本区别并不容易。例如，有限元软件可以分析静力学问题，也可以分析“动力学”问题，这里的“动力学”与多体动力学软件里面的动力学一样吗？有限元软件在分析动力学问题时，可以模拟物体的运动，它与多体动力学软件中模拟物体运动相同吗？多体动力学软件也可以分析柔性体的应力、应变等，这与有限元软件分析等价吗？ 1 有限元软件 有限单元法是一种数学方法，不仅可以计算力学问题，还可以计算声学，热，磁等多种问题，我们这里只探讨有限元法在机械领域的应用。 计算结构应力、应变等的力学基础是弹性力学，弹性力学亦称为弹性理论，主要研究弹性体在外力作用或温度变化等外界因素下所产生的应力、应变和位移，从而为工程结构或构件的强度、刚度设计提供理论依据和计算方法。也就是说用有限元软件分析力学问题时，是用有限元法计算依据弹性力学列出的方程。 考虑下面这个问题，在()0t ， 时间内给一个结构施加一个随时间变化的载荷()P t ，我们希望得到结构的应力分布，在刚刚施加载荷的时候，结构中的应力会有波动，应力场是变化的，但很久以后，应力场趋于稳定。 如果我们想得到载荷施加很久以后，稳定的应力场分布，那么应该用静力学分析方法分析
汽车动力学仿真模型的发展
!汽车动力学发展历史简介 汽车动力学是伴随着汽车的出现而发展起来的 一门专业学科。人们很早就认识到“$%&’()*+”转向和应用弹性悬架可使乘客感到更加舒适等基本原 理［,］，但那只是一种感性的认识。在各国学者的不懈 努力下，这门学科逐渐发展成熟。-’.’/在,00#年1)’%23举行的题为“车辆平顺性和操纵稳定性”的会议上发表的论文，对,00"年以前汽车动力学的发 展做了较为全面的总结［ !］，见表,。近年来汽车动力学又有了进一步发展，大量的高水平学术论文和经典的汽车动力学专著相继被发表，而且开发出许多专为汽车动力学研究建立模型的软件，如美国密西根大学开发的$456%*(、$45678)等商业软件。汽车是一复杂的连续体系统，要想对其进行动力特性的预测和优化需建立经合理简化的抽象汽车模型，以达到缩短产品开发周期、保证整车性能指标和降低产品成本的目的。 "汽车动力学模型的发展 汽车动力学从严格意义上来讲包括对一切与车 辆系统相关运动的研究，然而最为核心的是平顺性和操纵稳定性这两大领域，一般认为平顺性主要研究影响车身的垂向跳跃、俯仰、侧倾振动的因素，而操纵稳定性主要研究车辆的横向、横摆和侧倾运动。建模时一般假设平顺性和操纵稳定性之间无偶合关系。 "#!汽车平顺性模型 在汽车平顺性的早期研究阶段，限于当时数学、 力学理论、计算手段及试验方法，把系统简化成集中质量—弹簧—阻尼模型，如图,所示。 图,整车集中质量—弹簧—阻尼模型 此类模型一般先以函数的形式给出其动能!和势能"以及表达系统阻尼性质的物理量耗散能 !的表达式： 【摘要】汽车动力学包括对一切与车辆系统相关运动的研究，其最核心的是平顺性和操纵稳定性这两大领域。在简要说明了汽车动力学发展过程的基础上介绍了平顺性和操纵稳定性两大领域的模型发展过程。平顺性模型主要经过集中质量—弹簧—阻尼模型、有限元模型和动态子结构模型阶段；而操纵稳定性模型从低自由度线性模型、非线性多自由度模型发展到多体模型。最后提出了汽车动力学仿真模型的发展动向。 主题词：汽车动力学模型发展 中图分类号：9:;,<,文献标识码：$ 文章编号：,"""=#>"#（!""#）"!=""",=": $%&%’()*%+,(-.%/01’%$2+3*0140*5’3,0(+6(7%’ ?2*+.@’8A?2*+.B8+.2*8AC48D*8/8+AB8*D6+.E’8 （B8/8+9+8F’(785G ） 【89:,;31,】H’28%/’IG+*)8%7754I8’7*//)6F’)’+57(’/’F*+556F’28%/’7G75’)*+I 857%6(’8752’5J6E8’/I76E (8I’K *L8/85G *+I 2*+I/8+.75*L8/85G<1+52’M*M’(AI’F’/6M8+.M(6%’776E )6I’/76E F’28%/’(8I’*L8/85G *+I 2*+I/8+.75*L8/85G *(’8+K 5(6I4%’I *E5’(I’F’/6M)’+5%64(7’6E F’28%/’IG+*)8%78778)M/G 8+5(6I4%’I 1、梯形速度曲线 A=0.5,V=2 if(time-2:0,0,if(time-6:0.5,0.5,if(time-14:0,0,if(time-18:-0.5,-0.5,0)))) A=181.891d,V=2 if(time-2:0,0,if(time-6:-181.891d,-181.891d,if(time-14:0,0,if(time-18:181 .891d,181.891d,0)))) A=181.891d,V=2 if(time-2:0,0,if(time-6:-181.891d,-181.891d,if(time-14:0,0,if(time-18:181 .891d,181.891d,0)))) 2、简化5段S型速度曲线 A=0.5,V=1 if(time-2:0,0,if(time-4:-0.25*time+0.5,0.5,if(time-6:-1.5+0.25*time,0,if(ti me-14:0,0,if(time-16:-3.5+0.25*time,-0.5,if(time-18:-0.25*time+4.5,0,0)) )))) A=0.5=181.891d,V=1 if(time-2:0,0,if(time-4:-181.891d/2*time+181.891d,-181.891d,if(time-6:-3*181.891d+181.891d/2*time,0,if(time-14:0,0,if(time-16:-7*181.891d+1 81.891d/2*time,-181.891d,if(time-18:-181.891d/2*time+9*181.891d,0, 0)))))) A=1,V=2 if(time-2:0,0,if(time-4:-0.5*time+1,1,if(time-6:-3+0.5*time,0,if(time-14:0 ,0,if(time-16:-7+0.5*time,-0.5,if(time-18:-0.5*time+9,0,0))))))ADAMS多体动力学仿真多种速度曲线函数