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多體系統(tǒng)動力學理論如何優(yōu)化機械工程論文
摘要：:多體系統(tǒng)動力學理論在機械工程中有非常廣泛的應(yīng)用。在機械工程中應(yīng)用多體系統(tǒng)動力學理論，一種常見的方法就是構(gòu)建有關(guān)模型，其具有簡化計算難度的功效。而本文則對多體系統(tǒng)動力學理論實際應(yīng)用、動力學分析以及機械臂分析做出了相應(yīng)的介紹。
關(guān)鍵詞:多體系統(tǒng)動力學理論;機械工程;模型
隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，機械工程在現(xiàn)代社會的應(yīng)用越來越多。而在進行機械工程相關(guān)事宜研究時，多體系統(tǒng)動力學理論起到了很大的作用。又因為機械工程在計算方面是相當復雜的，因此相關(guān)人員應(yīng)該對多體系統(tǒng)動力學理論有足夠的重視。
一、構(gòu)建有關(guān)多體系統(tǒng)動力的模型
隨著機械工程在現(xiàn)代社會的重要性不斷地提升，多體系統(tǒng)動力在很多地方都有了應(yīng)用。然而直接應(yīng)用多體系統(tǒng)動力系統(tǒng)理論進行有關(guān)機械工程相關(guān)的分析是相當復雜的，因此相關(guān)人員必須使用一定的方法來簡化計算上的難度。構(gòu)建有關(guān)多體系統(tǒng)動力的模型就是簡化計算難度的一個好方法。在機械系統(tǒng)中，其具有非常多復雜的部分。有時候，機械系統(tǒng)需要完成某一方面的功能，這就需要大量的部件之間協(xié)同工作。為了讓大量部件能夠更好地進行協(xié)同工作，相關(guān)人員必須要設(shè)置好有關(guān)部件的參數(shù)，例如:位置、速度等。在構(gòu)建有關(guān)多體系統(tǒng)動力的模型時，相關(guān)人員需要注重以下幾個方面:第一，選擇合適的坐標系，建立模型后定義完整的約束。在選擇合適的坐標系之時，相關(guān)人員一定要對坐標系的參照物做出挑選，使之滿足具有變化小的特點。第二，選擇合適的工具來簡化模型的操作難度。由于機械工程相關(guān)的多體系統(tǒng)動力是非常復雜的，因此在實際的應(yīng)用中，相關(guān)人員有可能會建立很多形式復雜的方程，例如:大量的微分方程。這時利用模型系統(tǒng)進行求解不僅是復雜的，其還有可能會耽誤很多時間。為了解決這個問題，相關(guān)人員可以運用相關(guān)的工具包。當然，其也可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來進行相關(guān)求解。第三，應(yīng)用一些多體系統(tǒng)動力上的小技巧。在應(yīng)用多體系統(tǒng)動力相關(guān)模型的時候，相關(guān)人員可以使用一些小技巧來簡化對模型的操作。這就比如說:對于距離恒定的兩個物體，相關(guān)人員可以選擇剛體上隨意的一點，使之形成三角坐標系，而這可以保持剛體結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定。當然，除了三角坐標系，相關(guān)人員也可以根據(jù)自己實際的需求而建設(shè)其他坐標系，例如:局部坐標系。第四，需要對多體系統(tǒng)動力中相關(guān)的理論有充分的認知。多體系統(tǒng)動力是一個非常龐大的動力系統(tǒng)，在這個動力系統(tǒng)中存在很多細小的知識。而很多情況下，細小的知識對多體系統(tǒng)動力模型的建立與使用都具有很重要的意義，因此相關(guān)人員必須精益求精，對其中細微的知識點加以應(yīng)用。一些細微的知識點包括:當連體基具有了確定的位置后，剛體上所有點的位置都已經(jīng)確定、選擇地面作為坐標參考系是一種常見的方法、為了較好地解決有關(guān)柔體運動的特性，相關(guān)人員可以在建立廣義坐標系的基礎(chǔ)上使用方向余弦矩陣有關(guān)的理論。第五，針對不同的情況使用不同的方法。參考卡爾丹角或者歐拉角是一種常見地解決物體轉(zhuǎn)動坐標中問題的方法。但是這種規(guī)范度較高的方法卻不適用于所有情況，這就比如說:用其計算奇點附近相關(guān)的數(shù)據(jù)難度是很大的。而在這種情況下，相關(guān)人員可以另辟蹊徑，采取余弦矩陣轉(zhuǎn)動廣義坐標的方法實現(xiàn)相關(guān)計算。
二、多體系統(tǒng)動力學的實際應(yīng)用
(一)實際應(yīng)用方面
在實際的機械工程中，多體系統(tǒng)動力學具有非常廣泛的應(yīng)用。這就比如說:汽車、航天、機器人、機械數(shù)控等。隨著社會的發(fā)展，汽車、航天、機器人、機械數(shù)控在現(xiàn)實社會中的重要性越來越大，其是現(xiàn)代社會能夠較好運行的基礎(chǔ)。而多體系統(tǒng)動力學對這些現(xiàn)實社會中實際應(yīng)用而言也具有很強大的促進作用。例如:在汽車設(shè)計的過程中，設(shè)計者可以將汽車車身當做柔性體，使用集中質(zhì)量法對其進行離散化的處理。在此過程中，其可以應(yīng)用多體系統(tǒng)動力學上的知識對轉(zhuǎn)動慣量的影響加以考慮。而在完成一些細節(jié)后，其可以使用上文中提到的機械工程多體系統(tǒng)動力學模型建立的方法來建立完善模型、添加完善的約束條件。而使用這種方法所具有的好處是:相關(guān)人員可以對汽車設(shè)計有更直觀的認知，可以更好地發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題并及時對問題做出改善處理。
(二)動力學分析
動力學分析是多體系統(tǒng)動力學中非常重要的一個方面。在很多情況下，進行動力學分析的直接對象都為工業(yè)型機器人。當然，與此同時工業(yè)型機器人也是較為經(jīng)典的模型。在對動力學模型進行分析的過程中，相關(guān)人員往往會通過鉸來實現(xiàn)動力模型中不同部分的聯(lián)系。獲取正確的參數(shù)也是進行動力學分析中非常重要的一個部分。在實際的應(yīng)用中，相關(guān)人員具有多種獲取參數(shù)的方法，例如:利用高速攝像儀進行信息的捕獲。在應(yīng)用多體系統(tǒng)動力學進行一系列的轉(zhuǎn)換運算與處理之后，技術(shù)人員就能夠獲得關(guān)于工業(yè)機器人的詳細信息，包括:當量阻尼系數(shù)、剛度等。采取這種方式具有的好處為:簡化分析者的分析信息，使之能夠?qū)ζ涞馁|(zhì)量做出較好的把控。
(三)對機械臂進行分析
機械臂是機械工程中經(jīng)常會應(yīng)用到的一個設(shè)備，其在很多不同的工業(yè)都有應(yīng)用，例如:重載航空機械臂、工業(yè)制造機械臂。由于機械臂具有特殊的應(yīng)用功能沒想過人員需要對其精確度加以把控，其要保證機械臂具有較好的穩(wěn)定性。為了提高機械臂的穩(wěn)定性，相關(guān)人員可以采取的研究方法有:模態(tài)法、有限段法。在應(yīng)用這些方法的基礎(chǔ)上，相關(guān)人員需要采取一定的調(diào)查實踐，由此設(shè)計出最適宜的機械臂參數(shù)。
三、總結(jié)
在機械工程中應(yīng)用多體系統(tǒng)動力學理論具有簡化機械工程相關(guān)計算和操作的作用。一種利用多體系統(tǒng)動力學理論解決多體系統(tǒng)動力學理論中存在問題的方法為:利用多體系統(tǒng)動力學理論建造與之相關(guān)的模型。多體系統(tǒng)動力學理論應(yīng)用在很多實際生活中，包括:汽車、航天、機器人、機械數(shù)控等。而在應(yīng)用多體系統(tǒng)動力學理論之時，相關(guān)人員不能夠忽視動力學分析和對機械臂的分析。
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