混凝土泵车臂架分布机构及其运动学仿真方法研究

混凝土泵车臂架分布机构及其运动学仿真方法研究

一、混凝土泵车臂架布料机构及其运动学仿真方法的研究(论文文献综述)

赵伟[1](2021)在《混凝土布料机臂架结构的拓扑优化研究》文中认为近年来,混凝土布料机在建筑中的使用越来越多,特别是在高层建筑中的运用,混凝土布料机有着布料精准、范围广、效率高和成本低的优势。目前,混凝土布料机在我国的生产制造技术已经成熟,但随着建筑物的增高,不管是对布料机的布料范围,还是布料机的臂架性能都提出了更高的性能要求。布料机主要是靠臂架进行布料作业,臂架数量在增加的时候,布料机的整机重量也随之增加。为了减轻臂架在工作过程中的负载,混凝土布料机臂架结构逐渐趋于质量轻、新材料的方向发展,但由于臂架质量太轻,工作当中会引起轻微的振动,使用安全性能降低。近几年,在保证臂架性能的同时怎样实现布料机臂架的结构优化一直是研究的热门课题。为了实现混凝土布料机臂架结构的合理分布,本文以型号为HG35A-4Z的多轴超长臂混凝土布料机臂架作为研究对象,对混凝土布料机臂架结构进行拓扑优化分析。首先,介绍臂架系统的结构类型,分析臂架系统的载荷情况,然后使用Pro/E软件建立臂架的3D实体模型,并根据臂架的3D模型建立ADAMS动态模型,对臂架的铰点参数进行优化,结合臂架的动态仿真分析,获得了铰点的合理分布位置。其次,对臂架模型进行结构简化,定义简化后的模型类型和材料属性,将臂架模型导入Hyper Mesh中进行预处理和网格划分,使用ANSYS软件对五六节臂架的三种工况做后处理,对臂架进行静强度计算。然后,以臂架腹板和盖板作为设计域,将臂架强度作为约束条件,将臂架体积分数作为设计变量,将臂架重量最小作为目标函数,运行Opti Struct求解器对前处理的臂架模型进行结构优化,基于优化结果和设计要求调整臂架结构,臂架主体结构重量减少了约18.01kg。最后,按照国家标准要求对臂架的三种工况进行了应力实验,实验结果与理论仿真结果基本一致,臂架强度和刚度均满足工况需求,表明了有限元仿真结果的可靠性。

刘宇涵[2](2020)在《特种装备全生命周期重要环节实时仿真关键技术研究》文中认为特种装备在国防科工和社会生产中占据着非常重要的地位,特种装备的种类十分多样,包括国防装备、工程机械、高端实验器械等,其结构复杂,产品开发周期需经历方案论证、概要与详细设计、加工制造、装配和测试等串行阶段。然而其核心环节中人-机-环境的测试验证是事后验证,导致各环节反复,致使研发成本大量增加,造成产品上市与应用周期延长,因此,对特种装备的全生命周期进行实时仿真能够帮助解决特种装备生产、检测、投入使用到安全维护各环节遇到的问题。本文专注于对特种装备全生命周期中部分重要环节的仿真,对其中的关键技术进行研究与实现,主要包括:特种装备及相关大型场景的实时绘制和漫游、基于刚体动力学的特种装备运动与虚拟操控的物理仿真实现、特种装备伪装用柔性织物实时绘制算法改进、以及特种装备实时仿真中多途径人机交互技术的探索和实现。首先,针对特种装备仿真效果差、场景单一和大型环境绘制延时等问题,探索一种能够对多种特种装备及大型场景进行实时仿真的方法。以集成实车、风力发电机和分子级轴承性能试验样机等多种特种装备及其运行场景为实例,采用专项优化模型材质中面片和三角形的策略,引入多层次细节重划分方法,大大缩减绘制模型数量,实现模型材质轻量化,降低仿真的时延;采用微表面材质模型,引入PBR渲染管线技术,完善材质纹理的真实感,减少渲染时间。从而实现对特种装备所处大型场景的实时绘制与漫游。其次,针对特种装备运动和虚拟操控,以徐工集团水泥泵车、压路机和装载机等多种特种工程车辆为例,采用抽象简化模拟物体运动关系的策略,引入刚体动力学实现特种装备和其他对象模拟方法,对多个特种装备进行受力关系分析,对其在场景中的各个运动关节和部件的受力情况进行描述,对各部件受力姿态相关参数进行优化调整,减少特种装备运动和操控上物理仿真的运算量,避免一定程度物理运动仿真偏差大的情况,提高物理仿真的精确性;保证在每一个绘制时间步长内的时间耗散均在虚拟操控容许的时延之内,实现特种装备运动和虚拟操控的实时性。再次,对于特种装备的伪装应用方面,本文对伪装的柔性布料进行仿真模拟。装备伪装评估在现代装备领域是一个重要的技术,军事伪装的不断发展主要得益于人类科技的进步。采用专注于布料的模型建立和动态模拟的策略,从布料的结构和运动为切入点,通过对布料模拟的几何参数和行为参数的分析,对布料模型的建立方法进行优化,减少运算量;对于异质布料的动态绘制,将场景中不同布料的属性和迭代次数进行分类处理,实现不同的材质效果,提高异质布料动态仿真的真实度;提出一种基于动力学方法的随机可控的区域风场模型,减少风场中布料撕裂效果模拟的时延,并对风场中布料撕裂算法进行改进,随网格变化动态改变质点的撕裂阻尼,改善布料撕裂的仿真效果,实现真实的撕裂效果模拟。最后,针对现有的虚拟现实场景交互模式单一且难以取得良好效果的问题,对特种装备实时仿真中多途径人机交互技术进行探索和实现。采用对不同交互需求进行定向设计和交互设计统一化的策略,设计一套完整的虚拟交互框架、流程和方法。对能够进行语音交互的场景,对声音的采集和合成方法进行改进,优化声音交互端的工作,降低场景声音延时,实现实时虚拟声场沉浸体验;对于复杂工作环境中传统交互无法达到预期效果的情况,设计一套能够用于多种虚拟场景中的手势交互指令集,对人体不同的区域范围构画交互内容,降低手指交互指令间的冲突,提高手势指令的控制效率,实现统一的手势交互;对于沉浸式的交互需求,采用HTC VIVE等设备搭建真实的虚拟场景,获得更加真实的交互体验,从而降低使用者在实际操作过程中遇到的意外情况;对于交互舒适性的研究,在人机操作舒适性验证平台实践中,完成对大吨位装载机和双钢轮压路机操作系统的模拟,有效控制企业的产品研发成本。

黄鑫[3](2020)在《混凝土泵车臂架末端直线运动轨迹控制》文中认为混凝土泵车作为一种典型的工程机械广泛应用于工业与民用建筑施工中。目前,混凝土泵车的操作方式是通过遥控器控制回转台与单节臂架的角度变化控制布料管末端到达浇筑位置从而进行浇筑,这种传统的手动控制方式不仅要求操作人员的技术水平高,并且劳动强度大。因此,为了进一步提高混凝土泵车的工作效率同时减轻工人的劳动强度,自动布料技术已然成为了行业内的研究热点。由于混凝土泵车的臂架系统是一组具有多冗余度的开链结构,如何找到一种合适的方法对臂架系统进行轨迹规划从而实现臂架末端的高精度控制成为了一大难点。本文首先以混凝土泵车的臂架系统为研究对象,对其进行了运动学分析,得到了臂架系统的正向运动学模型,在此基础上结合机器人学的原理提出了以臂架角度权值变化量最小为二次优化目标函数的改进梯度投影反解算法,并根据泵车的实际参数在Matlab平台进行建模,在该模型上应用此算法进行了仿真分析,验证了该算法的正确性;基于Solidworks建立了泵车臂架的三维模型,利用ADAMS与Simulink的联合仿真技术建立了臂架机械系统与臂架控制系统的联合仿真模型,以更接近实际应用的方式验证了所提出算法与建立的控制系统的有效性;提出了智能臂架电控系统的总体设计目标,根据电控系统的输入输出要求完成了各个硬件设备的选型与性能测试,设计了电气原理图,基于Codesys平台完成了混凝土泵车智能臂架的软件系统设计,成功把改进梯度投影算法移植到该平台中并完成了整体控制程序的编写。通过搭建实验平台试验了泵车臂架末端在典型工况下的随动控制效果,实验结果表明该控制方法可以实现臂架末端直线运动轨迹的高精度控制,具有很强的工程实用性。

雷笑[4](2019)在《基于HyPneu的混凝土泵车臂架液压系统试验台仿真分析》文中进行了进一步梳理众所周知,混凝土泵车在现代工程建设中发挥着重要的作用,为了解决传统的液压试验台开发方法耗时耗力,而且最终物理样机与设计者意图有一定的差距的问题,本论文主要是通过计算机仿真技术,借助液压仿真软件HyPneu对本文设计的混凝土试验台臂架液压系统展开建模仿真,通过对仿真结果分析和研究后完善液压试验台,最终获得一种操作简便、功能齐全的液压试验台。首先,根据混凝土试验台臂架液压系统的工程应用条件和试验台设计要求完成了液压系统原理图的设计,并对液压系统主要元件进行计算和选型。其次为了更好地实现系统仿真,本文在三维建模软件Solidworks中完成了臂架三维模型的建立,并通过多体动力学软件Solidworks Motion对臂架的展开过程进行了实际工况的模拟,最终得到了臂架上4个液压缸的负载力F(x)关于活塞杆行程x的方程,从而实现了负载的等效处理。然后根据上述方程计算结果确定边界条件,利用液压仿真软件HyPneu对液压系统进行建模和仿真,得到了4节臂架液压缸活塞杆位移曲线和4个液压缸无杆腔压力曲线,通过仿真结果找出液压系统存在的一些问题,并对液压缸的尺寸展开优化设计。最后在试验台设计原理的基础上搭建物理实验台进行实验,进一步通过实验验证仿真结果的准确性和混凝土试验台臂架液压系统设计的合理性。优化后的仿真结果表明,在臂架展开过程中,减小液压缸内径和增大活塞杆直径能够减小活塞杆最大行程耗时,从而提高混凝土泵车的工作效率;同时实验结果验证本论文设计的混凝土试验台臂架液压系统能够满足工程应用的要求,以及液压仿真软件HyPneu的有效性,对以后混凝土泵车在工程应用的发展有一定的指导意义。

贺英良[5](2019)在《基于量化状态系统的多体系统动力学刚性方程求解方法》文中进行了进一步梳理多体系统动力学为机械、航空、航天、兵器、机器人等领域中大量机械系统的动态性能评估和优化提供了强有力的理论工具与技术支撑,是当今力学领域的研究热点和难点之一。多体系统在运动过程中,由于不同构件之间特性参数的较大差异、或者柔性体大范围运动与构件本身较小弹性变形之间的耦合,使得动力学方程呈现刚性。这类刚性方程的求解是多体系统动力学控制中的难点问题之一。目前,多体系统动力学方程常见的解法都是基于时间离散的数值积分方法。当动力学方程具有刚性特性时,考虑到计算稳定性等因素,需要强制使用隐式算法,这就使得其过程繁琐且复杂,计算成本显着增加。针对该问题,本文基于量化状态系统方法(Quantized State System,QSS),提出一种多点校正显式算法(Multi-point Correction QSS,MCQSS)。该算法运用两个迟滞量化函数对系统的状态变量进行离散,引入多点校正思想对状态变量导数进行修正,使得仿真中每步时间节点更加精确,有效的提高了算法的精度及稳定性;同时保留了 QSS算法显式计算无需迭代的特点,提高了算法的仿真效率。为验证本文提出的基于量化状态系统的多点校正显式算法应用在多体系统动力学求解过程中的有效性,本文首先通过对双摆系统的仿真求解,证明了算法的可行性。之后对混凝土泵车的臂架系统这一复杂的刚柔耦合多体系统进行了应用分析。泵车臂架系统作为一个典型的多体系统,其臂杆在运动过程中有较为明显的弹性变形,所以它的柔性动力学方程具有的强非线性、或是刚柔耦合等问题使得动力学方程呈现刚性特性。通过对柔性臂架系统的数值求解,并且将MCQSS算法与传统数值积分方法和QSS等方法从仿真精度与仿真效率两方面进行性能对比,结果表明,MCQSS算法在保证仿真效率的同时能有效提高仿真精度,算法性能优于传统方法和QSS等方法。

俞志鹏[6](2018)在《混凝土泵车臂架末端轨迹控制研究》文中研究指明随着机械智能化的发展,今后混凝土泵车也将趋于智能化,旨在实现泵车的自动布料,有利于节省人工成本,降低人工强度以及减少混凝土浪费。泵车臂架末端轨迹的控制是实现泵车自动布料的一个重要环节。因此需要对臂架末端轨迹科学合理的控制,提高其浇注精度。为便于泵车臂架末端轨迹控制的研究,将泵车臂架考虑为刚性臂架,基于遍历优化算法的泵车臂架末端轨迹控制方案进行设计,控制程序易编写,初步实现泵车臂架末端轨迹的精确控制。为了合理地控制泵车臂架末端运动轨迹,以臂架在控制过程中的运动平稳,减小冲击为优化目标,应用基于遍历梯度投影算法的控制方案对臂架末端轨迹控制进行优化,在理论上进行分析,证明了优化的控制方案能达到臂架控制过程中的优化目标,该种控制方案为实现泵车自动布料提供了理论支撑。为验证优化的控制方案对泵车臂架末端轨迹控制具有可行性及通用性,以泵车臂架系统为原型,利用“以电代液”的思想,设计制作一套臂架末端轨迹控制实验系统,对其进行实测验证,结果表明该种控制方案对混凝土泵车自动布料是可行的,研究结果具有一定的参考价值。

王晓明[7](2018)在《基于臂架变形补偿的混凝土泵车臂架运动轨迹控制技术研究》文中认为混凝土泵车作为现代建筑行业中必不可少的工程机械。目前,绝大多数混凝土泵车的操作是通过操作杆控制单节臂的移动实现浇筑,而这种费时费力的传统液压控制方式已经不能满足日益复杂和苛刻的工况,为了实现更加精准和高效的实现混凝土的浇筑,混凝土泵车自动化技术需要不断提升。混凝土泵车臂架系统作为混凝土浇筑主要执行机构,其末端轨迹的精确控制也已经成为混凝土泵车臂架系统研究热点之一。由于混凝土泵车臂架是一个多自由度高柔性悬臂梁结构,本文以混凝土泵车臂架系统作为研究对象,结合四臂节混凝土泵车实例进行研究,主要研究内容归纳如下:(1)首先,阐述运动学分析的数学基础,包括位姿与位置的描述和齐次坐标与变换方程,并在此基础上阐述D-H矩阵法。以D-H矩阵法为基础,建立了混凝土泵车臂架系统的正运动学模型;然后再根据混凝土泵车臂架系统的结构特点提出了一种几何法求解逆运动学。最后,建立了液压缸行程与臂节之间旋转角度的数学模型,为下文提供了坚实的理论依据。(2)根据混凝土泵车臂架系统的变形量理论和有限元思想,提出了基于BP神经网络的混凝土泵车臂架系统的变形补偿方案。首先,使用ANSYS有限元仿真建立混凝土泵车轨迹运动过程得到臂架系统变形量数据模型,再借助BP神经网络技术建立变形补偿算法,对其进行学习得出臂架变形规律。最后,再进行仿真预测验证该变形补偿算法的稳定性和误差大小。(3)为了研究了混凝土泵车臂架系统的末端轨迹运动控制问题,首先分析了混凝土泵车臂架系统的控制策略基础理论,并根据控制原理分析了混凝土泵车臂架系统动力学方程及轨迹表达式。在此基础上建立了PID控制模型、基于RBF神经网络的PID控制模型,再将臂架变形补偿考虑进控制系统,建立了基于臂架变形补偿的混凝土泵车臂架系统运动轨迹的控制模型。最后,应用MATLAB及其相关软件对其模型进行仿真,分析了响应过程和误差,实现了混凝土泵车臂架系统的轨迹智能控制。

姜平[8](2018)在《混凝土泵车臂架系统的自动化控制》文中研究表明随着工程机械行业的迅猛发展,混凝土泵车在工程建设中被广泛的应用。为进一步提高经济效益,对泵车性能也不断提出了新的要求。泵车自动布料控制系统是泵车控制系统中一项核心关键技术,也是一个难点技术。本文以混凝土泵车的臂架系统为研究对象,分别考虑了刚性臂架和柔性臂架两种模型,采用遍历算法对臂架逆动力学进行了求解,根据给定轨迹即可求解出较精确的臂架末端坐标轨迹;基于solidworks建立了臂架系统的三维模型,应用Matlab、AMESim和ADAMS联合仿真技术,建立了臂架动力学、液压系统和自动布料控制的联合仿真模型,并进行了臂架轨迹动作仿真实验,以更接近实际的工况验证了自动布料控制系统的可行性。通过仿真分析表明,本文提出的自动布料控制系统能够根据预定轨迹实现自动布料,并且具有较好的稳定性,对臂架系统自动布料的控制技术研究提供了较可靠的理论依据和仿真计算方法。

黄贤振[9](2016)在《混凝土布料机器人机械臂设计》文中提出混凝土布料机器人是一种应用于建筑行业的特种机器人,用于将水泥混凝土精确输送至作业位置。机械臂是混凝土布料机器人的主要承载构件,机械臂结构的好坏直接影响整个混凝土布料机器人的稳定和可靠。作为混凝土布料机器人关键零部件,机械臂本身具有复杂的结构特性,由于瞬时过载造成机械臂架的断裂、由于应力集中造成机械臂铰孔变形、焊点开焊是机械臂的主要失效形式。机械臂安装形式属于悬臂梁结构,固定在可以旋转的底座上,各个节臂之间用销轴铰接。机械臂上铰孔的位置决定了机械臂的卷绕方式,进而影响机械臂的工作范围,由于铰孔处容易出现应力集中,所以直接影响到机械臂使用寿命。在混凝土布料机器人机械臂设计过程中,机械臂的灵活性、工作半径、机械臂的使用寿命的各项指标往往是不能周全。本文提出一种基于有限元静力学分析,利用分析结果约束动力学仿真,再由动力学仿真参数驱动原三维模型重新建模的优化方法,在保证机械臂的灵活性和工作范围的前提下,优化了机械臂的各个设计参数。在阅读大量资料文献与现场调研基础上,第一对混凝土布料机器人的定义和国内外的发展趋势做了分析,对混凝土布料机器人机械臂的组成、作业范围、作业工况、卷绕形式、连接方案、变幅机构等做了详细分析。第二依据混凝土布料机器人实体模型对机械臂测绘建模,并在建模过程中对部分零部件进行优化设计。根据机械臂三维模型进一步计算机械臂在实际作业过程中所承受关键载荷。第三对机械臂进行有限元静力学分析,得出各节臂的应力、安全系数、位移等数据,进一步求得混凝土布料机器人机械臂在各节臂中出现的应力集中情况。第四对机械臂进行动力学仿真分析,建立各节臂运动算例,求解变幅油缸的最大驱动力,进而设计机械臂的设计算例,把限元分析的应力数据作为机械臂优化设计的约束条件,将变幅油缸最大压力作为目标函数对机械臂铰点系统进行优化,第五通过得出的优化数据驱动机械臂的原三维模型重新建模。通过分析、对比仿真结果得出,优化方法明显的改善了机械上应力集中的现象,减小了铰孔、变幅机构的最大应力,优化了机械臂的各个设计参数。

王冲[10](2016)在《混凝土泵车臂架结构分析与软件开发》文中研究说明混凝土泵车是一种重要的建筑机械,其主要功能是将混凝土料输送到浇筑位置并进行浇筑。随着我国经济快速发展,加快了国内基础设施建设的步伐,由于混凝土泵车具有连续不断地输送混凝土,快速完成浇筑,避免混凝土发生离析现象,并且具有操作简单等功能,保证了建筑的质量等诸多优点。在现代建筑行业得到广泛的应用,成为不可缺少的设备之一。臂架是混凝土泵车关键组成部分,对其结构进行分析具有非常重要的意义。本文以混凝土泵车臂架为研究对象。首先,对臂架在施工过程中承受的载荷进行分析,确定最危险工况并对节臂强度进行理论计算;其次,以ANSYS软件的APDL参数化语言为研究工具,采用自下而上的建模思路建立臂架的有限元模型,对其进行静力学分析,研究结构的刚度和强度并对二节臂和五节臂结构提出合理改进方案,保证设计要求;再次,对臂架进行模态分析,得到固有频率和振型,分析结构的固有频率和振型,避免共振现象的发生。并对臂架进行屈曲分析,对最大屈曲载荷进行探讨,并得到屈曲模态,研究结构的屈曲载荷和屈曲形状,确保结构的屈曲稳定性;最后,以Visual Basic 6.0软件为开发工具,开发了混凝土泵车臂架结构分析软件,该软件界面人性化、操作简单能后台调用ANSYS软件进行各模块分析,方便了使用者对臂架结构分析和完善,缩短了产品设计周期,提高了设计效率。综上所述,本文以有限元理论为基础,对混凝土泵车臂架进行了结构分析,根据分析结果对节臂进行了改进设计,达到产品高性能的目的,对臂架的设计和生产具有一定的指导意义,并开发臂架结构分析软件平台,以便设计人员进行操作。

二、混凝土泵车臂架布料机构及其运动学仿真方法的研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、混凝土泵车臂架布料机构及其运动学仿真方法的研究(论文提纲范文)

(1)混凝土布料机臂架结构的拓扑优化研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 混凝土布料机的概述
        1.2.1 混凝土布料机的分类
        1.2.2 混凝土布料机的工作条件
    1.3 国内外混凝土布料机发展
        1.3.1 国外混凝土布料机的发展
        1.3.2 国内混凝土布料机的发展
    1.4 课题来源及研究内容
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 研究内容
2.布料机臂架模型建立及动力学仿真
    2.1 臂架模型建立
        2.1.1 布料机臂架结构类型
        2.1.2 臂架所受载荷分析
        2.1.3 臂架设计原则
        2.1.4 臂架三维模型建立
    2.2 臂架动力学仿真
        2.2.1 臂架铰点优化流程
        2.2.2 利用ADAMS模型进形铰点优化
        2.2.3 设计优化
        2.2.4 臂架动力学仿真分析
    2.3 本章小结
3.臂架有限元分析计算
    3.1 有限元分析方法理论
    3.2 臂架模型处理
        3.2.1 模型坐标系定义
        3.2.2 臂架几何处理
        3.2.3 销轴处理
    3.3 结构属性
        3.3.1 单元定义
        3.3.2 材料定义
        3.3.3 网格划分
    3.4 臂架有限元分析
        3.4.1 刚度校核
        3.4.2 疲劳强度校核
        3.4.3 屈曲稳定性分析
    3.5 臂架工况有限元分析
        3.5.1 工况1有限元分析
        3.5.2 工况2有限元分析
        3.5.3 工况3有限元分析
    3.6 本章小结
4.混凝土布料机臂架拓扑优化
    4.1 拓扑优化的发展
        4.1.1 离散体拓补优化
        4.1.2 连续体拓补优化
    4.2 拓扑优化的理论模型
    4.3 臂架拓扑优化及分析
        4.3.1 臂架拓扑优化
        4.3.2 优化后臂架有限元分析
    4.4 本章小结
5.混凝土布料机臂架结构应力实验
    5.1 臂架结构应力实验流程
    5.2 应变片测试实验理论
    5.3 实验要求
        5.3.1 测试点选取原则
        5.3.2 布置应变片
        5.3.3 实验加载要求
    5.4 臂架应力实验
        5.4.1 实验载荷分布
        5.4.2 实验内容
    5.5 本章小结
6.结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢

(2)特种装备全生命周期重要环节实时仿真关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 特种装备及相关大型场景的实时绘制和漫游技术现状分析
        1.2.2 特种装备刚体动力学仿真模拟现状分析
        1.2.3 特种装备虚拟伪装柔性织物仿真现状分析
        1.2.4 特种装备仿真中人机交互技术现状分析
    1.3 存在的主要问题
    1.4 本文的主要研究内容及创新点
    1.5 论文的组织结构
第2章 特种装备及相关大型场景的实时绘制和漫游
    2.1 大型场景的实时绘制和漫游技术
        2.1.1 多层次细节重划分技术分析
        2.1.2 基于PBR渲染管线技术分析
        2.1.3 实时仿真相关理论应用
    2.2 特种装备大型场景的实时仿真应用实践
        2.2.1 集成实车虚拟仿真平台
        2.2.2 风力发电机虚拟仿真平台
        2.2.3 分子级轴承仿真虚拟场景试验平台
    2.3 本章小结
第3章 基于刚体动力学的特种装备物理仿真研究
    3.1 泵车刚体动力仿真模拟应用
        3.1.1 泵车仿真问题剖析
        3.1.2 泵车刚体动力学建模
        3.1.3 泵车刚体动力学优化
    3.2 装载机刚体动力仿真模拟应用
        3.2.1 装载机仿真问题剖析
        3.2.2 装载机刚体动力学建模
        3.2.3 装载机刚体动力学优化
    3.3 压路机刚体动力仿真模拟应用
        3.3.1 压路机仿真问题剖析
        3.3.2 压路机刚体动力学建模
        3.3.3 压路机刚体动力学优化
    3.4 仿真系统实验效果对比与分析
        3.4.1 泵车作业模拟应用系统
        3.4.2 装载机的动力学仿真应用系统
        3.4.3 压路机的动力学仿真应用系统
    3.5 本章小结
第4章 特种装备虚拟伪装柔性织物仿真研究
    4.1 伪装布料模型的建立
        4.1.1 针对三角形面片的质点弹簧模型优化
        4.1.2 基于位置动力学的伪装布料建模
    4.2 特种装备应用布料的动态真实性问题剖析
        4.2.1 异质布料的动态绘制
        4.2.2 真实风场物理模型问题剖析
    4.3 风场下伪装布料撕裂的改进
        4.3.1 布料撕裂算法问题剖析
        4.3.2 Half-edge半边结构分析
        4.3.3 Half-edge的改进
        4.3.4 布料撕裂稳定性的改进
    4.4 布料仿真效果验证
        4.4.1 实验背景
        4.4.2 伪装布料真实性验证
        4.4.3 实验结果
    4.5 本章小结
第5章 特种装备虚拟现实人机交互技术研究
    5.1 虚拟声场的采集和处理
    5.2 虚拟装配中的手势交互
        5.2.1 手势交互系统构建
        5.2.2 面向特种装备虚拟装配场景的交互设计
        5.2.3 手势操控发动机装配案例
    5.3 特种装备的沉浸式交互
        5.3.1 沉浸式交互问题剖析
        5.3.2 碰撞检测与力反馈
        5.3.3 虚拟测量软件模拟及应用
    5.4 特种装备人机交互舒适性验证
        5.4.1 特种装备交互仿真舒适性问题剖析
        5.4.2 真实特种装备操作环境建立
        5.4.3 特种装备仿真交互模式改进
        5.4.4 实验案例
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

(3)混凝土泵车臂架末端直线运动轨迹控制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外相关研究概况与发展趋势
    1.3 研究的技术路线与主要研究内容
        1.3.1 研究的目的
        1.3.2 研究对象的特点
        1.3.3 技术路线
        1.3.4 主要研究内容
第二章 混凝土泵车臂架的运动学分析及反解算法的研究
    2.1 运动学控制对象分析
    2.2 混凝土泵车臂架的正向运动学分析
    2.3 混凝土泵车臂架的逆解算法研究
        2.3.1 雅克比矩阵
        2.3.2 梯度投影法
        2.3.3 改进梯度投影法求解臂架逆运动学
    2.4 试验仿真
    2.5 本章小结
第三章 混凝土泵车臂架的建模与联合仿真
    3.1 建立模型与联合仿真的方法及意义
    3.2 泵车臂架的三维模型
    3.3 泵车臂架的动力学模型
        3.3.1 定义约束
        3.3.2 导出控制参数
    3.4 建立控制方案
        3.4.1 PID算法简介
        3.4.2 搭建联合仿真平台
    3.5 本章小结
第四章 混凝土泵车智能臂架控制系统设计
    4.1 智能臂架控制系统的总体设计目标
    4.2 泵车智能臂架控制系统要求分析
        4.2.1 遥控器输入要求分析
        4.2.2 控制器输出要求分析
        4.2.3 控制系统容量要求分析
        4.2.4 控制系统性能要求分析
    4.3 电气系统硬件设计
        4.3.1 控制器
        4.3.2 末端软管随动控制
        4.3.3 丹弗斯多路阀
    4.4 电气系统软件设计
        4.4.1 控制程序语言介绍
        4.4.2 控制程序设计
    4.5 本章小结
第五章 实验研究
    5.1 实验准备
    5.2 实验步骤
    5.3 实验结果分析
    5.4 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
致谢
附录A (攻读学位期间取得研究成果)
附录B (攻读学位期间参与的课题项目)

(4)基于HyPneu的混凝土泵车臂架液压系统试验台仿真分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 混凝土泵车以及臂架系统的简介
        1.1.1 混凝土泵车简介
        1.1.2 混凝土泵车臂架系统简介
    1.2 混凝土泵车臂架液压系统研究意义和背景
    1.3 国内外的发展和研究现状
        1.3.1 混凝土泵车臂架系统的发展和研究现状
        1.3.2 液压仿真技术的发展和现状
    1.4 本文主要研究内容
第二章 混凝土泵车试验台臂架液压系统设计
    2.1 混凝土试验台的介绍
    2.2 液压系统的总体方案设计
    2.3 液压系统元件计算和选型
        2.3.1 液压缸参数设计及选型
        2.3.2 液压泵和电机参数设计及选型
        2.3.3 比例溢流阀的选型
        2.3.4 其他液压元件的设计
        2.3.5 液压系统主要元件选型明细表
    2.4 本章小结
第三章 臂架负载的等效处理
    3.1 臂架三维模型的建立
        3.1.1 Solidworks软件介绍
        3.1.2 利用Solidworks软件建立臂架系统三维模型技术方法讨论
        3.1.3 臂架系统三维建模
    3.2 臂架系统的干涉检查
    3.3 基于Solidworks Motion臂架的虚拟运动仿真
        3.3.1 虚拟运动仿真技术理论基础
        3.3.2 SolidworksMotion软件介绍
        3.3.3 臂架运动学工况的确定
        3.3.4 各臂架液压缸负载结果分析
    3.4 本章小结
第四章 混凝土泵车试验台臂架液压系统建模及仿真
    4.1 混凝土泵车试验台臂架液压系统建模
        4.1.1 HyPneu软件介绍
        4.1.2 HyPneu臂架液压系统原理图建立
    4.2 仿真参数设定
    4.3 仿真结果分析
    4.4 本章小结
第五章 液压缸尺寸的优化设计及仿真分析
    5.1 液压缸的优化设计
    5.2 液压缸的优化结果
    5.3 液压缸尺寸优化前和优化后仿真结果对比分析
    5.4 本章小结
第六章 混凝土泵车试验台臂架液压系统的实验研究
    6.1 实验目的
    6.2 实验原理
    6.3 试验台组成
    6.4 实验步骤
    6.5 实验结果与仿真结果对比分析
    6.6 实验结论
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
附录 :发表论文和参加科研情况说明
致谢

(5)基于量化状态系统的多体系统动力学刚性方程求解方法(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 多体系统动力学建模研究现状
        1.2.2 多体系统数值计算方法研究现状
        1.2.3 泵车柔性臂系统研究现状
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 本章小结
第2章 量化状态系统方法
    2.1 引言
    2.2 量化状态系统算法基本思想
    2.3 QSS1算法定义
    2.4 量化状态系统算法拓展
        2.4.1 二阶量化状态系统算法
        2.4.2 后向量化状态系统算法
    2.5 本章小结
第3章 利用量化状态系统的多点校正显式算法
    3.1 引言
    3.2 多点校正显式算法
    3.3 实例分析
        3.3.1 仿真环境及预设条件
        3.3.2 经典双摆模型
        3.3.3 仿真结果
        3.3.4 结果分析
    3.4 多点校正显式算法的优势与特点
    3.5 本章小结
第4章 混凝土泵车臂架多体动力学建模
    4.1 引言
    4.2 泵车臂架结构与工作原理
    4.3 基于多体动力学的臂架系统建模
        4.3.1 柔性臂架机构动力学建模
        4.3.2 液压驱动系统模型
        4.3.3 系统完备动力学方程
    4.4 本章小结
第5章 臂架的柔性多体动力学模型求解
    5.1 引言
    5.2 柔性多体动力学的数值解法
    5.3 臂架柔性多体系统方程的求解
        5.3.1 柔性动力学方程的推导
        5.3.2 MCQSS算法求解
        5.3.3 参数设置
        5.3.4 基于不同算法的仿真实现
        5.3.5 仿真结果
    5.4 结果分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
致谢
参考文献
附录一
附录二

(6)混凝土泵车臂架末端轨迹控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 混凝土泵车的相关简介
        1.2.1 混凝土泵车结构分析
        1.2.2 混凝土泵车臂架系统
    1.3 国内外研究发展现状
    1.4 选题的研究目的及研究内容
        1.4.1 选题的研究目的
        1.4.2 选题的研究内容
第二章 基于遍历优化算法的泵车臂架末端轨迹控制
    2.1 泵车臂架末端轨迹控制方案设计
        2.1.1 轨迹控制的具体目标
        2.1.2 轨迹控制的实施步骤
    2.2 泵车臂架运动学方程的推导
        2.2.1 泵车臂架系统的结构特点分析
        2.2.2 泵车臂架的运动学方程推导
    2.3 基于遍历优化算法的泵车臂架逆运动学求解
        2.3.1 泵车臂架逆运动学求解方案的确定
        2.3.2 遍历优化算法求解的具体步骤
        2.3.3 浇注路径轨迹离散化处理
        2.3.4 遍历优化算法搜索区域的确定
        2.3.5 约束条件对解集的处理
    2.4 仿真结果分析
    2.5 本章小结
第三章 基于遍历梯度投影法的泵车臂架末端轨迹控制优化
    3.1 轨迹控制优化方案的设计
        3.1.1 优化控制的具体目标
        3.1.2 优化控制的实施步骤
    3.2 泵车臂架的运动学方程推导
        3.2.1 泵车臂架的雅克比矩阵求解
        3.2.2 雅克比矩阵的逆运动学分析
    3.3 基于遍历梯度投影法的泵车臂架逆运动学求解
        3.3.1 梯度投影法求解逆运动学
        3.3.2 遍历优化算法的二次计算
        3.3.3 仿真结果分析
    3.4 本章小结
第四章 臂架末端轨迹控制实验系统搭建及实测验证
    4.1 臂架末端轨迹控制实验系统设计目标
    4.2 臂架末端轨迹控制实验系统的硬件设计
        4.2.1 机械臂架的设计
        4.2.2 臂架姿态角度盘的设计
        4.2.3 电控系统部件
    4.3 系统软件设计
        4.3.1 LabVIEW软件简介
        4.3.2 控制程序的设计与编写
        4.3.3 系统软件其他内容介绍
    4.4 系统功能测试及结果分析
    4.5 本章小结
第五章 工作总结与研究展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文、申请的专利
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

(7)基于臂架变形补偿的混凝土泵车臂架运动轨迹控制技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
        1.1.1 混凝土泵车在当代建筑业中的重要地位
        1.1.2 目前臂架控制技术
        1.1.3 研究臂架控制技术的重要性
    1.2 混凝土泵车研究现状及趋势
        1.2.1 泵车概述
        1.2.2 国外研究现状
        1.2.3 国内研究现状
    1.3 智能控制研究现状
        1.3.1 目前智能控制使用领域
        1.3.2 智能控制在臂架控制方面的可行性分析
    1.4 臂架控制研究现状
        1.4.1 国外研究现状
        1.4.2 国内研究现状
    1.5 本文的研究内容
2 混凝土泵车臂架运动学分析
    2.1 数学基础
        2.1.1 位置和位姿的描述
        2.1.2 齐次坐标和变换矩阵
    2.2 D-H法简介
    2.3 混凝土泵车臂架正运动学分析
        2.3.1 混凝土泵车臂架系统的位姿变换矩阵及运动学方程建立
        2.3.2 数据验证
    2.4 混凝土泵车臂架系统的逆运动分析
        2.4.1 逆运动学求解
        2.4.2 逆解验证
    2.5 混凝土泵车臂架各个臂节旋转角度与液压缸伸缩长度相关分析
    2.6 本章小结
3 混凝土泵车臂架系统的变形补偿分析
    3.1 研究变形量所需的相关软件及数据转换
        3.1.1 研究变形量所需的相关软件
        3.1.2 SolidWorks与ANSYSWorkbench的数据接口
    3.2 有限元分析基本步骤
    3.3 基于BP神经网络的变形补偿算法
        3.3.1 BP神经网络建立
        3.3.2 BP神经网络模型的学习算法过程
    3.4 仿真研究
    3.5 本章小结
4 基于RBF神经网络的混凝土泵车臂架系统控制
    4.1 混凝土泵车臂架控制策略理论基础
    4.2 RBF神经网络控制
        4.2.1 RBF神经网络
        4.2.2 RBF神经网络用于控制的特点
        4.2.3 高斯基函数对逼近效果的影响
    4.3 混凝土泵车臂架的控制算法分析与设计
        4.3.1 混凝土泵车臂架系统动力学方程及轨迹表达式
        4.3.2 混凝土泵车单臂节系统控制建模
        4.3.3 RBF神经网络控制与BP神经网络控制对比
    4.4 基于变形补偿的混凝土泵车臂架系统控制仿真与分析
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果

(8)混凝土泵车臂架系统的自动化控制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 项目背景及意义
    1.2 国内外相关研究概况及发展趋势
    1.3 研究的主要内容、关键技术及技术路线
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究对象的特点
        1.3.3 技术路线
        1.3.4 主要研究内容
2 臂架结构特性分析与遍历算法求解
    2.1 模型的建立
    2.2 臂架末端坐标矩阵方程的求解
    2.3 遍历算法Matlab求解
        2.3.1 初始条件的确定
        2.3.2 用遍历算法实现函数方程的求解
        2.3.3 解集的优化处理
        2.3.4 结论分析
    2.4 臂架位置与油缸长度的相关分析
    2.5 本章小结
3 梯度投影法求解刚性臂架逆运动学
    3.1 模型的简化
    3.2 运动方程
    3.3 梯度投影法求解
    3.4 试验仿真
    3.5 结果分析
    3.6 本章小结
4 迭代法求解柔性臂架逆动力学
    4.1 模型的建立
    4.2 近似迭代算法逆动力学求解
        4.2.1 模型的简化
        4.2.2 结果分析
    4.3 本章小结
5 混凝土泵车臂架自动布料模型联合仿真及控制策略研究
    5.1 仿真模型的建立方法和操作步骤
    5.2 机械系统SolidWorks模型
        5.2.1 臂架结构
        5.2.2 回转机构
        5.2.3 初始姿态的设定
    5.3 机械系统ADAMS模型
        5.3.1 模型的导入
        5.3.2 ADAMS输入输出接口的定义
        5.3.3 ADAMS模型变量表
    5.4 液压系统AMESim模型
        5.4.1 AMESim模型的搭建
        5.4.2 AMESim模型中液压元件的参数设置
        5.4.3 AMESim模型输入输出接口
    5.5 Matlab控制模型
    5.6 控制方案
        5.6.1 模型的姿态及其参数设定
        5.6.2 点位式控制方式
        5.6.3 轨迹控制方式
    5.7 仿真结果分析
    5.8 样机设计与应用
        5.8.1 泵车臂架的初始点定位
        5.8.2 自动布料控制系统选型与计算流程
        5.8.3 电气控制的硬件模块设计
        5.8.4 电气原理图设计
        5.8.5 案例应用
    5.9 本章小结
结论
参考文献
附录A 臂架末端点与臂架角度方程的Matlab程序
附录B 轨迹线段离散化处理Matlab程序
附录C 遍历算法Matlab程序
致谢

(9)混凝土布料机器人机械臂设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 混凝土布料机器人发展概况
    1.3 混凝土布料机器人机械臂的研究现状
    1.4 研究意义和主要工作
        1.4.1 课题来源及意义
        1.4.2 主要工作
    1.5 本章小结
第二章 混凝土布料机器人机械臂结构优化设计
    2.1 作业工况
        2.1.1 水平面浇注
        2.1.2 竖直面浇注
        2.1.3 斜面浇注
    2.2 卷绕形式的优化设计
    2.3 连接方案的优化设计
    2.4 变幅机构的优化设计
    2.5 三维模型的建立
        2.5.1 建模方法的分析
        2.5.2 三维建模
        2.5.3 节臂
        2.5.4 连杆
        2.5.5 变幅油缸
        2.5.6 输送管
    2.6 本章小结
第三章 混凝土布料机器人机械臂载荷受力分析
    3.1 工作位姿分析
    3.2 载荷分析
    3.3 强度分析
    3.4 载荷计算
    3.5 本章小结
第四章 混凝土布料机器人机械臂有限元分析
    4.1 有限元分析方法
    4.2 有限元分析
    4.3 有限元分析结果
    4.4 有限元分析总结
    4.5 本章小结
第五章 混凝土布料机器人机械臂铰点优化分析
    5.1 机械臂铰点的数学模型
    5.2 铰点运动学优化
        5.2.1 确定运动工况
        5.2.2 确定变量
        5.2.3 确定约束条件
        5.2.4 确定优化目标
        5.2.5 计算优化
        5.2.6 优化结果分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
研究生期间研究成果及发表的学术论文

(10)混凝土泵车臂架结构分析与软件开发(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 混凝土泵车简介
    1.2 混凝土泵车的国内外发展概况
        1.2.1 国外发展概况
        1.2.2 国内发展概况
    1.3 混凝土泵车臂架的研究现状
    1.4 课题研究的意义及来源
        1.4.1 课题研究的意义
        1.4.2 课题来源
    1.5 课题主要研究内容
第2章 臂架结构及其环境载荷
    2.1 臂架的功能
    2.2 臂架结构方式
        2.2.1 节臂的长度与节数
        2.2.2 节臂的折叠方式
        2.2.3 臂架的布料范围
    2.3 臂架的连接装置与变幅机构
        2.3.1 臂架的连接装置
        2.3.2 臂架的变幅机构
    2.4 臂架环境载荷
    2.5 本章小结
第3章 臂架参数化建模
    3.1 有限元法介绍
        3.1.1 有限元分析过程
        3.1.2 ANSYS参数化设计语言(APDL)
    3.2 臂架有限元模型建立
        3.2.1 建模方案研究
        3.2.2 模型简化处理
        3.2.3 单元类型与网格划分
        3.2.4 材料属性与实常数
        3.2.5 建立模型
    3.3 本章小结
第4章 臂架有限元分析
    4.1 臂架有限元静力分析
        4.1.1 选取计算工况
        4.1.2 边界条件与载荷
        4.1.3 臂架刚度和强度分析
    4.2 结构改进与计算结果
    4.3 臂架模态分析
        4.3.1 模态分析理论
        4.3.2 模态分析过程研究
        4.3.3 模态分析结果
    4.4 臂架屈曲稳定性分析
        4.4.1 屈曲稳定性分析方法
        4.4.2 屈曲分析结果
    4.5 本章小结
第5章 臂架结构分析软件开发
    5.1 软件开发工具
        5.1.1 Visual Basic 6.0 软件
        5.1.2 ANSYS软件二次开发工具
        5.1.3 VB与ANSYS接口技术
    5.2 软件功能与开发流程
        5.2.1 软件功能
        5.2.2 开发流程
    5.3 软件应用
        5.3.1 软件安装
        5.3.2 软件登录
        5.3.3 软件操作
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

四、混凝土泵车臂架布料机构及其运动学仿真方法的研究(论文参考文献)

  • [1]混凝土布料机臂架结构的拓扑优化研究[D]. 赵伟. 西安建筑科技大学, 2021(01)
  • [2]特种装备全生命周期重要环节实时仿真关键技术研究[D]. 刘宇涵. 燕山大学, 2020(01)
  • [3]混凝土泵车臂架末端直线运动轨迹控制[D]. 黄鑫. 长沙理工大学, 2020(07)
  • [4]基于HyPneu的混凝土泵车臂架液压系统试验台仿真分析[D]. 雷笑. 广西科技大学, 2019(09)
  • [5]基于量化状态系统的多体系统动力学刚性方程求解方法[D]. 贺英良. 杭州电子科技大学, 2019(01)
  • [6]混凝土泵车臂架末端轨迹控制研究[D]. 俞志鹏. 武汉科技大学, 2018(11)
  • [7]基于臂架变形补偿的混凝土泵车臂架运动轨迹控制技术研究[D]. 王晓明. 青岛科技大学, 2018(11)
  • [8]混凝土泵车臂架系统的自动化控制[D]. 姜平. 大连理工大学, 2018(02)
  • [9]混凝土布料机器人机械臂设计[D]. 黄贤振. 天津职业技术师范大学, 2016(04)
  • [10]混凝土泵车臂架结构分析与软件开发[D]. 王冲. 燕山大学, 2016(01)

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混凝土泵车臂架分布机构及其运动学仿真方法研究
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