[发明专利]一种基于多点定位柔性工装系统的动力学仿真分析方法

说明书

技术领域

本发明属于动力学仿真研究和应用领域，具体涉及一种基于多点定位柔性工装系统的动力学仿真分析方法。 

背景技术

众所周知，机械系统动力学自动分析软件ADAMS是美国MDI(mechanical dynamic inc)开发的非常著名的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS已经被世界各行业许多主要制造商采用，占据了机械系统动态仿真软件51％的市场份额。ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以很方便地对虚拟样机进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机的分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊虚拟样机分析的二次开发工具平台。 

ADAMS使用交互式图形环境和部件库、约束库及力库，用堆积木式的方法建立三维机械系统参数化模型并通过对其运动性能的仿真分析来研究虚拟样机的可供选择的设计方案。 

空间自由曲面薄壁零件叶片由于其重量轻，效率高，可靠性高，已经被广泛应用到航空制造企业。但目前叶片在切削加工过程中存在着容易产生变形的特点，加工困难等诸如此类的问题。这些特点的存在，又使叶片在使用这一方面存在着一定的局限性，因此，数字化多点定位柔性工装系统针对空间叶片自由曲面薄壁零件的开发及研制过程已成为当前探索的主要课题之一。然而目前，利用ADAMS软件对定位工装系统的运动过程进行仿真分析还没有一个系统和完善的方法，由于一种完善的动力学仿真分析方法对于数字化多点定位柔性工装系统针对空间叶片自由曲面薄壁零件的开发及研究具有重大的意义。 

现有的技术是动力学仿真分析方法，虽然比传统的物理制造在各方面有了很大进步，但是现有的动力学仿真分析方法存在着系统化程度低、使 用范围窄、抗干扰性差和仿真分析速度慢的问题。 

因此，发明一种基于多点定位柔性工装系统的动力学仿真分析方法显得非常必要。 

发明内容

本发明鉴于上述问题而提出，其目的是提供一种基于多点定位柔性工装系统的动力学仿真分析方法，其能够解决现有的动力学仿真分析方法存在着系统化程度低、使用范围窄、抗干扰性差和仿真分析速度慢的问题。 

本发明实施例是这样实现的，一种基于多点定位柔性工装系统的动力学仿真分析方法，所述的一种基于多点定位柔性工装系统的动力学仿真分析方法包括以下步骤： 

步骤一:准备并安装ADAMS多体动力学仿真软件； 

步骤二:建立机械系统的模型； 

步骤三:正确建立机械系统各种坐标系； 

步骤四:根据步骤三建立的机械系统各种坐标系来建立多点定位柔性工装系统动力学模型； 

步骤五:用ADAMS多体动力学仿真软件检测步骤四建立的动力学模型； 

步骤六:分析对动力学模型的运行结果； 

步骤七:对结构设计方案进行系统的优化取其最优解。 

进一步，在步骤一中，准备并安装ADAMS多体动力学仿真软件后，在SolidWorks中建立好的工装系统三维模型导入ADAMS分析软件； 

进一步，在步骤二中，在步骤一中导入ADAMS分析软件里添加系统中的运动部件、部件与部件之间正确的运动副、分析计算自由度和原动件数目的主要的分析要素，建立机械系统的模型； 

进一步，在步骤三中，依据机床的运动学基本原理，需要建立多点定位柔性工装系统模型，不仅仅要将系统中的各个部件之间的运动副准确的体现出来，而且还需要单独建立每个运动副相对于与整体坐标系之间的关系，具体的当工装系统处于原始状态的时候，局部坐标系的方向处于一个相对平行的静止的状态，这些局部坐标系的位置在组成运动副的两个部件 之间的运动副节点上，用坐标系之间的位置矢量来表示该定位点的坐标； 

进一步，在步骤四中，三维多体系统的广义坐标系，是由方位坐标和位置坐标共同构成的，位置坐标由来自连体坐标系中的基点就可以得到，方位坐标的表示形式是多种多样的，欧拉角和方向余弦矩阵是其中的两种主要的表达方式，给出用方向余炫矩阵表示广义坐标的转变，然后得到多点柔性工装系统的速度方程、约束方程、以及加速度方程，在三维空间中运动的机构，利用的坐标系是固定联接在机构上的连体坐标系来确定机构的运动状况，连体坐标系是由两部分所组成的，一部分是由连体坐标系相对于系统全局坐标系的方位参数来确定的；另一部分是由连体坐标系在全局坐标系的原点坐标组成，由步骤三建立的机械系统各种坐标系来建立机械系统各种坐标系动力学模型；