剪式机构刚柔耦合动力学建模与仿真研究

"剪式机构的刚柔耦合动力学建模与仿真 (2011年)" 这篇2011年的论文主要探讨了剪式机构在展开和折叠过程中的动力学特性，以及如何通过建立刚柔耦合动力学模型来减轻耦合振动。作者刘树青、王兴松和汪木兰来自东南大学机械工程学院、南京工程学院先进制造技术工程中心和江苏省高校重点建设实验室。 首先，研究者进行了模态分析，这是为了获取剪式机构的固有频率，这对于理解机构的动力行为至关重要。固有频率是系统无外力作用下自然振动的频率，对于预测和控制振动现象非常有用。通过模态分析，他们能够识别出机构在不同状态下的振动模式，为后续的建模和仿真打下基础。 接着，他们采用了自然坐标系构建了剪式机构的刚柔耦合动力学模型。这种方法简化了建模过程，使得模型更易于编程实现，并能在计算机上进行数值求解和仿真。在Mathematica环境中，他们编写程序进行了这些计算和模拟，以研究剪式机构在运动过程中的动态响应。 仿真结果显示，剪式机构在展开和折叠时存在高频弹性振动，这可能导致位置误差，即不能忽视振动引起的惯性力对机构运动的影响。这一发现强调了振动分析在剪式机构设计中的重要性，因为未考虑振动可能会导致性能下降或精度损失。 此外，论文还深入分析了结构参数对耦合振动的影响。通过仿真，研究者能够评估不同参数（如材料性质、几何尺寸等）如何改变振动特性，从而为剪式机构的优化设计提供指导，以便减少振动，提高工作精度和效率。 关键词包括：剪式机构、刚柔耦合、动力学、建模与仿真。论文的分类号是N945.12，文献标识码为A，文章编号为1003-8728(2011)11-1881-06，表明这是一篇工程技术领域的学术论文，重点关注机械工程中的动态系统分析和控制问题。 这篇论文提供了关于剪式机构动力学特性的深入见解，不仅建立了有效的数学模型，还通过仿真揭示了振动对机构性能的影响，为优化设计和控制策略提供了理论依据。