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隨著包裝機(jī)械輕質(zhì)、高速、高精度化發(fā)展，柔性 構(gòu)件變形引起的運(yùn)動(dòng)誤差不能忽略.基于多剛體動(dòng) 力學(xué)理論建立的計(jì)算模型，在分析柔性構(gòu)件變形對 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)精度的影響時(shí)存在一定的不足 針對上述問題，研究者提出剛?cè)狍w耦合動(dòng)力學(xué)建模. Winfry R C"」將多剛體動(dòng)力學(xué)與結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行疊 加，提出運(yùn)動(dòng)一彈性動(dòng)力學(xué)分析方法.Likins P WM 和Kane T R等㈤提出了混合坐標(biāo)建模方法，并以 高速旋轉(zhuǎn)的懸臂梁為例，證明零次近似耦合模型存 在“動(dòng)力剛化”現(xiàn)象.劉錦陽“」、楊輝等E通過縱橫振 動(dòng)的二次耦合變形量，研究了“動(dòng)力剛化”問題，并用 實(shí)驗(yàn)證明該模型的有效性.朱才朝「旳、張立軍等⑴基 于剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，研究了柔性車架對汽 車平順性的影響.在包裝機(jī)械方面，田曉鴻™、韓炬 等分別對包裝機(jī)和熱封機(jī)構(gòu)進(jìn)行了多剛體運(yùn)動(dòng) 學(xué)建模與仿真分析.綜上所述,若對高速運(yùn)動(dòng)的輕質(zhì) 柔性構(gòu)件作剛體假設(shè)，基于多剛體動(dòng)力學(xué)理論的計(jì) 算結(jié)果將存在一定誤差.應(yīng)用機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算 出載荷邊界，再由結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算出該機(jī)構(gòu)在 此載荷邊界下的應(yīng)力與變形.機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)求出的動(dòng) 態(tài)載荷，作為載荷邊界條件直接施加在有限元計(jì)算 模型上則比較困難.若柔性桿件運(yùn)動(dòng)軌跡不規(guī)則且 變形較大，在有限元計(jì)算模型上直接定義該類位移 約束條件亦較困難.若簡化為靜態(tài)約束，則仿真條件 與實(shí)際工況有出入，會(huì)影響計(jì)算結(jié)果的精度.

本文以某型高速包裝機(jī)(1 000包/min)的柔性 推手機(jī)構(gòu)為研究對象，基于剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)理 論，重點(diǎn)研究柔性構(gòu)件長臂推手的動(dòng)態(tài)應(yīng)力及運(yùn)動(dòng) 軌跡.基于剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和有限元分析 模型，對比研究長臂推手工作點(diǎn)應(yīng)力的計(jì)算值;基于 多剛體動(dòng)力學(xué)模型和剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，對 比研究構(gòu)件柔性化對系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡精度的影響.

1剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算原理

將包裝機(jī)推手機(jī)構(gòu)中剛度較大的零部件按多剛 體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建立方程，柔度較大的零件由有限元 方法和模態(tài)綜合疊加法建立方程..

2推手機(jī)構(gòu)剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模

包裝機(jī)推手機(jī)構(gòu)的長臂推手為細(xì)長件，即柔性 較大.工作時(shí)桿件變形對運(yùn)動(dòng)軌跡精度可能產(chǎn)生一 定的影響，有必要研究其受力狀態(tài).將長臂推手作為 柔性體，建立推手機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型更接近實(shí)際運(yùn)動(dòng).基于剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué),可較方便地計(jì)算長臂 推手的動(dòng)態(tài)應(yīng)力.該方法可較好地解決在有限元模 型上直接添加不規(guī)則動(dòng)態(tài)載荷邊界及位移約束的困 難，定義的仿真條件更符合實(shí)際工況.基于ANSYS和ADAMS軟件平臺(tái)，運(yùn)用有限 元方法和模態(tài)綜合疊加法，將長臂推手柔性化，建立 剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型.柔性體建模關(guān)鍵在于建 立剛性區(qū)域和外聯(lián)點(diǎn).剛性區(qū)域是柔體上與剛體皎 接耦合的不變形區(qū)域

4結(jié)論

1） 基于剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型與有限元分析 模型，對比研究長臂推手的計(jì)算應(yīng)力，驗(yàn)證了基于剛 柔耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論計(jì)算動(dòng)態(tài)應(yīng)力方法的正 確性.

2） 基于剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論與多剛體動(dòng)力 學(xué)理論，對比分析長臂推手測量點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，研究 表明該型包裝機(jī)在高速狀態(tài)下基于剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動(dòng) 力學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確.

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