[發明專利]一種用于界定機構運動高速區域的判別方法

有效

• 申請號: 201310442457.3
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103530272B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 楊志軍;白有盾;陳新;高健;劉冠峰;陳新度;楊海東;王夢
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06F17/00
• 分類號: G06F17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于界定機構運動高速區域的判別方法，該方法包括以下步驟：選取對機構運動影響最大的振型頻率作為機構固有頻率；選取主頻譜的頻率代表運動頻率；機構進行柔性多體動力學仿真，計算出不同運動頻率特性運動曲線所對應的機構最大殘余振動振幅；建立頻率比和殘余振動最大振幅之間的關系曲線；根據曲線，對機構系統作為柔性多體動力學系統進行設計分析和剛體動力學系統進行研究做出判定。本發明通過根據機構的驅動頻率、機構的固有頻率和機構的確定所研究機構的高速運動范圍，避免了基于經驗的設計方式存在的機構設計復雜、成本高和設計隱患。此外，本發明方法簡單，提供了一種精確的用于界定機構運動高速區域的判別方法。

技術領域

本發明屬于數字制造裝備的機構設計技術領域，尤其涉及一種用于界定機構運動高速區域的判別方法。

背景技術

數字制造裝備的機構設計領域存在兩種設計分析方法：①將機構作為剛性多體動力學系統進行分析設計，即在設計分析過程中假定機構各部件不發生變形；②將機構作為柔性多體動力學系統進行分析設計，即在設計分析過程中考慮機構部件發生變形的影響，其中方法一較為簡單，且有大量成熟的設計經驗可以借用，設計成本相對較低，方法二較為復雜，需要考慮的設計因素較多，設計周期也相對較長，設計成本相對較高，實際的機構部件都是會發生變形的，方法一實質上是不考慮機構部件變形的動力學效應影響，考慮到成本等因素，大部分的數控裝備采用假定機構為剛體動力學系統的方法一進行設計分析，基于高速動力學理論，當機構運動進入“高速”區域時，運動部件必須作柔性體假設，形成所謂的“柔性機構”(flexible mechanism)，此時，由于機構部件間間隙的存在及部件的剛體運動與其彈性變形耦合等問題，動力學模型將以變系數、非光滑、多非線性項甚至強非線性項組合的高維微分方程組形式出現，這給實際問題的解決帶來很大的困難。

目前，在實際的產品設計過程中，設計人員往往基于經驗來判定機構是否屬于“高速”機構，即確定是否采用柔性多體動力學理論進行設計，這種基于經驗的設計方式容易導致機構設計人員出現保守設計或激進設計的問題，要么增加了不必要的設計復雜性和設計成本，要么產品存在較大的設計隱患。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種用于界定機構運動高速區域的判別方法，旨在解決現有的設計人員基于經驗判定機構是否屬于高速機構，容易導致機構設計人員出現保守設計或激進設計的問題，增加不必要的設計復雜性和設計成本，使得存在較大的設計隱患的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種用于界定機構運動高速區域的判別方法，該用于界定機構運動高速區域的判別方法包括以下步驟：

選取對機構運動影響最大的振型頻率作為機構固有頻率；

選取主頻譜的頻率代表運動頻率；

機構進行柔性多體動力學仿真，計算出不同運動頻率特性運動曲線所對應的機構最大殘余振動振幅；

建立頻率比和殘余振動最大振幅之間的關系曲線；

根據曲線，對機構系統作為柔性多體動力學系統進行設計分析和剛體動力學系統進行研究做出判定。

進一步，該用于界定機構運動高速區域的判別方法的具體步驟如下：

第一步，動態子結構模態振型的頻率；選取對機構運動影響最大的振型頻率作為機構固有頻率，選取包含最高運動頻率的1000倍以下的所有頻率作為動態子結構模態振型的頻率；

第二步，對機構的運動過程進行頻率分析，選取主頻譜的頻率來代表運動頻率；

第三步，對機構進行柔性多體動力學仿真，計算出不同運動頻率特性運動曲線所對應的機構最大殘余振動振幅；

第四步，以機構固有頻率相對運動頻率的比值為橫軸，以運動頻率特性所對應的機構最大殘余振動振幅為縱軸，建立頻率比和殘余振動最大振幅之間的關系曲線；