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三维摆动混合机运动学和动力学分析

何雪涛  
【摘要】:作者运用矩阵代数、张量分析、齐次坐标及其变换以及拉格朗日方程、欧拉方程等数学和力学工具,对三维摆动混合机进行了较为全面的运动学和动力学分析。 在进行运动学分析时,作者先将三维摆动混合机的闭链打开,建立开链多自由度刚体系统各构件的运动学方程,再根据闭链约束条件,建立约束方程,从而求得三维摆动混合机闭链单自由度刚体系统各构件的运动学方程。并进一步导出三维摆动混合机各构件的相对与绝对角速度和相对与绝对角加速度方程。计算了三维摆动混合机各构件相对附体坐标系的质量几何,为三维摆动混合机的动力学分析做好了准备。 在进行动力学分析时,作者分别就空载及混料过程两种情况建立了系统拉格朗日动力学方程,建立了左、右摆叉及筒体欧拉动力学方程。运用多元复合函数的求导法则,自行推导出一系列单自由度多刚体系统拉格朗日动力学方程的求解方程式,为编程上机计算提供了便利。 作者编制了三维摆动混合机运动学和动力学分析的全部计算程序。计算并描绘了三维摆动混合机各构件相对回转关节的角位移、角速度及角加速度的变化曲线,各构件相对基座的角速度及角加速度变化曲线,筒体、右摆叉及左摆叉质心的运动轨迹及速度、加速度变化曲线。计算并描绘了系统空载及混料过程的动力矩变化曲线,包括:考虑重力加速度与不考虑重力加速度时的动力矩变化曲线,主、从动轴水平安置及垂直安置时的动力矩变化曲线,三维摆动混合机主动轴转速与动力矩的关系曲线,物料


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