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基于adams二次开发的智能假肢膝关节仿真设计平台的研究

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基于ADAMS二次开发的智能假肢膝关节仿真设计平台的研究

作者：杨敏中国地质大学（北京）

学位级别：硕士

智能假肢膝关节的研究,能够提高截肢者的生活质量,使之更好地回归社会,具有重要的社会意义。本文通过对虚拟样机仿真软件adams进行二次开发,建立了适用于气压阻尼式多轴智能假肢膝关节设计的仿真平台,并研究了此类假肢膝关节设计过程中... 详细信息

智能假肢膝关节的研究,能够提高截肢者的生活质量,使之更好地回归社会,具有重要的社会意义。本文通过对虚拟样机仿真软件adams进行二次开发,建立了适用于气压阻尼式多轴智能假肢膝关节设计的仿真平台,并研究了此类假肢膝关节设计过程中的关键问题。论文主要完成以下工作:1.通过对adams二次开发,创建针对气压阻尼式多轴智能假肢膝关节设计的菜单选项和对话框,从而构建适用于此类假肢膝关节设计的用户化仿真平台,该平台能实现假肢膝关节的参数化建模,仿真以及后处理计算。2.研究了四杆膝关节的设计及评价方法。以假肢膝关节瞬心轨迹尽可能逼近正常膝关节理想瞬心轨迹为优化设计目标,优化得到一组四杆机构参数作为本文设计假肢膝关节的机构参数,利用仿真平台的建模及分析功能评价该四杆膝关节的各项性能指标,评价结果显示本文优化得到膝关节属于灵活控制型假肢膝关节,适用于残肢肌力较强,能有效地控制假肢的患者。3.研究了气压阻尼式智能膝关节的控制模式。通过对下肢假肢模型进行动力学分析及运动学仿真,得到快中慢三种步速下气压阻尼器在摆动期实现正常步态所需的阻尼力,然后以此阻尼力为控制目标,建立阻尼器的动力学模型,根据气体动力学及热力学理论分析得到阻尼器节流阀节流面积与阻尼力的函数关系,从而建立起节流面积与阻尼力的对应关系,为实现气压阻尼式假肢膝关节智能控制奠定基础。4.加工出实验样机并进行了患者步态实验,将患者分别穿戴其原有普通假肢膝关节和本文设计智能假肢膝关节的步态参数同该患者健侧参数进行对比分析,步态实验结果证明本文所设计假肢膝关节无论是步态时空参数还是关节角度参数都比普通假肢膝关节具有更好的对称性。

关键词：智能膝关节仿真平台 adams二次开发患者实验

基于adams二次开发的复合齿轮传动系统动态接触仿真分析

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基于Adams二次开发的复合齿轮传动系统动态接触仿真分析

作者：孔令贤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

齿轮动态接触以及动态响应对系统的性能和可靠性有着重要影响。目前对于齿轮动态接触的研究大多停留在齿轮层面,未深入到轮齿层面针对齿廓间的接触进行研究与分析。考虑齿廓间的动态接触,并以此为基础进行行星轮系以及复合齿轮传动系统... 详细信息

齿轮动态接触以及动态响应对系统的性能和可靠性有着重要影响。目前对于齿轮动态接触的研究大多停留在齿轮层面,未深入到轮齿层面针对齿廓间的接触进行研究与分析。考虑齿廓间的动态接触,并以此为基础进行行星轮系以及复合齿轮传动系统的动态响应研究,才能更加真实地反应系统的动力学特性。因此,本文针对渐开线齿廓的动态接触进行了研究,并在此基础上进行了接触算法的二次开发以及复合齿轮传动系统的集成与动态响应仿真分析。基于渐开线的定义给出齿廓参数方程与坐标变换后的齿廓曲线表达式,根据一对齿廓曲线上两点的连线、齿廓曲线在两点处法矢及切矢的几何关系,判断两齿廓曲线的最小距离点以及两轮齿是否接触,据此设计齿廓接触判断算法;给出接触中法向接触力和摩擦力的计算方法,并在接触中引入了非线性因素,如时变啮合刚度、迟滞阻尼和齿轮侧隙。根据轮系中的啮合类型分类,完成齿廓-啮合齿轮对-传动系统的集成,将复合传动系统划分为多个啮合齿轮对,并设计适用于各种啮合类型的啮合区域计算与啮合轮齿定位算法;进行用户子程序的编写、编译与链接,完成接触判断、接触力计算、啮合区域计算、啮合轮齿定位等程序的二次开发。完成二次开发后的接触算法与adams软件原有接触算法仿真结果的对比,验证了二次开发后接触算法的合理性与先进性;对集成后的复合齿轮传动系统中的各个轮系进行运动与受力两方面的模型准确性验证,与初步的动态响应仿真分析;对完整的复合齿轮传动系统动态响应进行仿真分析并研究齿侧间隙与阻尼比两种非线性因素对动态响应的影响。

关键词：动态接触复合齿轮传动系统动态响应 adams二次开发

基于adams二次开发的双前桥转向机构优化设计

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大众科技 2013年第6期15卷 137-138,345页

作者：李德光东风柳州汽车有限公司技术中心广西柳州545005 湖南大学机械与运载工程学院工程硕士班湖南长沙410012

随着市场需求的发展,用户对双前桥商用车的需求越来越大。文中介绍了双前轴转向汽丰的转向原理,以及以动力学仿真分析软件adams为二次开发平台,建立针对重型双前桥商用车转向系统设计及优化的专用软件系统,对转向机构进行了优化设计。

关键词： adams二次开发商用车双前桥转向优化设计

基于adams的凸轮连杆系统中凸轮的CAD系统开发及机构仿真分析

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包装工程 2018年第9期39卷 171-176页

作者：张燚黄松和西南交通大学成都610031

目的基于adams二次开发,为包装机械中一类常用凸轮连杆系统开发专用的凸轮轮廓CAD系统,使用adams为凸轮外形轮廓对系统动态稳定性的影响提供一种直观的评估方法。方法依据凸轮连杆系统的结构特点,使用adams命令语言完成CAD系统的开发。... 详细信息

目的基于adams二次开发,为包装机械中一类常用凸轮连杆系统开发专用的凸轮轮廓CAD系统,使用adams为凸轮外形轮廓对系统动态稳定性的影响提供一种直观的评估方法。方法依据凸轮连杆系统的结构特点,使用adams命令语言完成CAD系统的开发。将凸轮连杆长摆臂系统作为研究对象,通过adams刚柔耦合仿真分析,对比正弦和改进正弦2种不同加速度运动规律设计的凸轮在高速运行时执行构件的动态稳定性相关指标,从而验证刚柔耦合仿真分析应用于凸轮连杆系统的正确性。结果使用改进正弦加速度运动规律设计的凸轮,系统执行末端的实际最大速度、最大加速度、实际位移曲线最大波动量等动态稳定性评价指标更优异,符合理论分析。结论 adams刚柔耦合仿真结果能正确反映凸轮轮廓对系统动态稳定性的影响,该分析方法有助于设计出更合理的凸轮轮廓。

关键词：凸轮轮廓凸轮连杆系统 adams二次开发刚柔耦合仿真

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高炮刚柔耦合动力学仿真及二次开发研究

火炮发射与控制学报 2013年第3期34卷 24-28页

作者：柯彪高跃飞曹红松贾强徐凤军中北大学机电工程学院山西太原030051 西北机电工程研究所陕西咸阳712099

介绍了高射炮弹炮刚柔耦合发射动力学仿真及基于adams的二次开发技术。在全炮系统的动力学模型中,对身管进行了柔性化处理,并考虑了弹丸与柔性身管的相互作用,计算了火炮连续发射时的动力学响应,为全面分析影响射击精度的原因提供了一... 详细信息

介绍了高射炮弹炮刚柔耦合发射动力学仿真及基于adams的二次开发技术。在全炮系统的动力学模型中,对身管进行了柔性化处理,并考虑了弹丸与柔性身管的相互作用,计算了火炮连续发射时的动力学响应,为全面分析影响射击精度的原因提供了一定的参考价值。同时,基于adams定制了适用于交互式发射动力学仿真的菜单和对话框,为火炮产品的虚拟设计提供了技术基础和工具。

关键词：高炮刚柔耦合模型发射动力学 adams二次开发

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弧齿锥齿轮动力学仿真分析及二次开发

弧齿锥齿轮动力学仿真分析及二次开发

作者：纪颖哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

弧齿锥齿轮传动具有传动平稳、承载能力强、传动效率高、传动比稳定、噪声较小等优点,广泛应用于汽车、航空、船舶、采矿等工程机械领域中。弧齿锥齿轮齿面结构较为复杂,加上制造过程中修形的影响,其啮合质量的控制比较困难,引入的误差... 详细信息

弧齿锥齿轮传动具有传动平稳、承载能力强、传动效率高、传动比稳定、噪声较小等优点,广泛应用于汽车、航空、船舶、采矿等工程机械领域中。弧齿锥齿轮齿面结构较为复杂,加上制造过程中修形的影响,其啮合质量的控制比较困难,引入的误差和变形等会造成系统的振动和噪声。而从轮齿层面考虑真实啮合情况,可以消除齿轮模型的均化效应,能够准确地反映系统的动力学特性,对系统的可靠性和优化设计具有重要意义。因此,本文以基于加工原理和机床设置参数得到的弧齿锥齿轮为研究对象,以轮齿接触为基本计算单元,对弧齿锥齿轮进行了动态接触模型的建立和动力学特性的研究。基于弧齿锥齿轮的加工原理和实际机床参数,建立弧齿锥齿轮齿面方程,求解齿面离散点坐标并得到相应齿轮模型。根据齿面向量间的关系,建立齿轮的齿面接触方程和边缘接触方程。求解大小齿轮齿面接触轨迹和传动误差曲线,研究安装误差对齿面接触分析的影响。研究弧齿锥齿轮单齿时变啮合刚度和综合时变啮合刚度的计算方法,基于接触有限元分析原理,对齿轮进行承载接触分析,计算啮合状态下弧齿锥齿轮的各个啮合对的等效作用位置、等效作用力和综合弹性变形量/综合时变啮合刚度等,分析齿轮和轮齿啮合刚度的非线性特性。分析轮齿动态接触过程中的接触参数计算方法和接触力的表达形式,建立考虑轮齿时变啮合刚度、动态传动误差和齿侧间隙等非线性因素的轮齿动态接触模型,准确计算轮齿动态接触力。基于轮齿接触模型推导多齿接触判断条件,建立齿轮动态接触模型。基于adams的用户子程序,实现轮齿动态接触模型中的复杂函数的计算和多齿接触的判断,完成齿轮动态接触模型的建立。搭建编译和仿真平台,对弧齿锥齿轮模型进行动态响应特性和动态接触力特性的分析,验证模型的准确性。

关键词：弧齿锥齿轮齿面接触分析承载接触分析 adams二次开发动力学特性

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钢球展开机构的接触碰撞特性

哈尔滨理工大学学报 2015年第6期20卷 37-41页

作者：赵彦玲李积才赵志强王弘博哈尔滨理工大学机械动力工程学院黑龙江哈尔滨150080 沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司辽宁沈阳110179

为了研究钢球表面缺陷检测设备中钢球在展开机构中的接触碰撞特性,从钢球螺旋线展开机构的原理入手,基于Hertz理论建立钢球与核心零件展开轮的接触碰撞模型,以adams二次开发为平台进行求解,同时与Impact模型进行对比验证.在此基础上,通... 详细信息

为了研究钢球表面缺陷检测设备中钢球在展开机构中的接触碰撞特性,从钢球螺旋线展开机构的原理入手,基于Hertz理论建立钢球与核心零件展开轮的接触碰撞模型,以adams二次开发为平台进行求解,同时与Impact模型进行对比验证.在此基础上,通过观察不同压紧力下侧偏力的变化过程以及钢球与展开轮两侧接触点处侧偏力对比情况,探讨球面展开过程的接触碰撞特性.结果表明:侧偏力以正弦曲线规律进行周期性变化,带动钢球产生方向交替变化的侧偏运动,同时压紧力大于15N时,检测系统达到稳定状态,压紧力对侧偏力的周期、幅值以及钢球进入稳态的时间影响可以忽略不计.从接触力角度揭示了球面展开原理,为检测设备的设计提供了理论依据.

关键词：钢球展开 Hertz理论接触碰撞 adams二次开发

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一种陶瓷壳体自动上料装置的关键技术研究

一种陶瓷壳体自动上料装置的关键技术研究

作者：易长乐浙江大学

学位级别：硕士

突跳式温控器是小家电中用于温度控制和过热保护的关键部件,其性能稳定可靠,使用寿命长。突跳式温控器前装配线上,陶瓷壳体现采用振动上料盘上料,但带来的问题是:金属与陶瓷摩擦使壳体表面发黑;振动造成的粉尘导致产品导通不良;容易卡... 详细信息

突跳式温控器是小家电中用于温度控制和过热保护的关键部件,其性能稳定可靠,使用寿命长。突跳式温控器前装配线上,陶瓷壳体现采用振动上料盘上料,但带来的问题是:金属与陶瓷摩擦使壳体表面发黑;振动造成的粉尘导致产品导通不良;容易卡料和运行噪声大。这些问题已经成为提升产品质量的瓶颈,因而亟待研究开发一种无振动、壳体不发黑、无卡料的新型上料装置。本文设计开发了一种能够满足上述要求的自动上料系统,分为三个模块:供料器、图像识别系统以及取料机械手。其中,供料器完成陶瓷壳体的分离和初步定向,图像识别系统识别初步定向后的六种姿态,并发送指令控制取料机械手完成陶瓷壳体的最终定向和转移。对不同模块,分别阐述了实现其功能的关键技术。对供料器,从结构设计、仿真到实验验证进行了完整地分析,基于adams对供料器的凸轮机构以及取料性能进行了仿真分析,利用adams二次开发建立了取料仿真模型,并制作了样机进行取料实验,通过对实验结果的统计分析,改进了样机各部件的动作流程,进一步提高了取料成功率。对图像识别系统,开发了图像识别程序,对输入图像进行灰度化、中值滤波和二值化处理,计算二值图像的欧拉数将图像姿态分为了正立和侧立两类。对正立姿态图像提取了边缘,经过图像裁剪、Hough变换等方法提取了特征值,并根据大量样本的分析确定了判定阈值,将特征值与阈值比较即可区分两种正立姿态。对侧立姿态图像,从水平和竖直两个方向对二值图像进行扫描确定了四个特征值,找出最大的特征值即可区分四种侧立姿态。图像识别程序前期在MATLAB中设计实现,后期在Visual Studio开发环境下基于C语言编写,并对输入的72张测试图进行识别,无误判。对取料机械手,选型了Festo抓取系统,能够实现XY方向的移动,并设计了两个自由度的机械手腕部,能够根据陶瓷壳体的六种不同姿态调整抓取姿势,并将抓取的陶瓷壳体旋转至同一规定姿态。

关键词：自动上料图像识别 adams二次开发取料机械手

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四足仿生机器人步态规划及行走稳定性研究

四足仿生机器人步态规划及行走稳定性研究

作者：席磊国防科学技术大学

学位级别：硕士

本文依托于国家863主题项目《高性能四足仿生机器人原型系统研究》,以提高四足仿生机器人行进稳定性为目标,以四足仿生机器人为研究对象,建立高性能四足仿生机器人的机电控制一体化虚拟样机模型,基于改进的CPG中枢模式发生器,对机器人... 详细信息

本文依托于国家863主题项目《高性能四足仿生机器人原型系统研究》,以提高四足仿生机器人行进稳定性为目标,以四足仿生机器人为研究对象,建立高性能四足仿生机器人的机电控制一体化虚拟样机模型,基于改进的CPG中枢模式发生器,对机器人的典型步态进行规划,并进行运动学及动力学仿真。建立四足机器人稳定性评价理论,将机器人的相关机械参数、步态参数对机器人稳定性的影响进行分析,为今后四足仿生机器人的设计和开发提供有益的规律性指导和高效的辅助设计工具。全文的研究工作主要包括:1.应用动力学仿真软件adams和科学计算软件Matalb建立参数可调的四足机器人机电控制一体化虚拟样机模型;通过DH描述方法对四足机器人的一条仿生腿进行运动学建模,推导其运动学正解和逆解方程。在腿长等参数的约束下,应用运动学正解进行足部运动空间的分析与优化;应用运动学逆解进行摆线轨迹的足端轨迹规划并进行仿真验证。2.通过分析四足哺乳动物的运动规律,提出基于中枢模式发生器(CPG)的步态生成算法。针对四足机器人步态规划需求,对比直接函数生成法,提出一种网络结构的改进CPG关节数据地址发生器,实现全关节的驱动函数生成,并对机器人启动步态进行设计和改进。3为了衡量机器人步行运动性能,提出用稳定裕度来判断静态步行步态的稳定性,并采用改进的瞬时质心方法来提高稳定裕度的判断精度。通过对临界稳定性条件的分析,讨论占空比和腿型对稳定裕度的影响,仿真验证并提出改进意见。4.针对四足仿生机器人虚拟样机的功能需求,开发基于adams二次开发的四足机器人辅助设计软件,创新应用即时可调的机械参数、步态参数模型,整合常用功能开发可视化界面,并以实例分析验证软件功能可靠。

关键词：四足仿生机器人中枢模式发生器步态规划稳定裕度 adams二次开发