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隨著包裝機械輕質、高速、高精度化發(fā)展，柔性 構件變形引起的運動誤差不能忽略.基于多剛體動 力學理論建立的計算模型，在分析柔性構件變形對 機械系統(tǒng)運動精度的影響時存在一定的不足 針對上述問題，研究者提出剛柔體耦合動力學建模. Winfry R C"」將多剛體動力學與結構動力學進行疊 加，提出運動一彈性動力學分析方法.Likins P WM 和Kane T R等㈤提出了混合坐標建模方法，并以 高速旋轉的懸臂梁為例，證明零次近似耦合模型存 在“動力剛化”現象.劉錦陽“」、楊輝等E通過縱橫振 動的二次耦合變形量，研究了“動力剛化”問題，并用 實驗證明該模型的有效性.朱才朝「旳、張立軍等⑴基 于剛柔耦合系統(tǒng)動力學理論，研究了柔性車架對汽 車平順性的影響.在包裝機械方面，田曉鴻™、韓炬 等分別對包裝機和熱封機構進行了多剛體運動 學建模與仿真分析.綜上所述,若對高速運動的輕質 柔性構件作剛體假設，基于多剛體動力學理論的計 算結果將存在一定誤差.應用機構動力學方法計算 出載荷邊界，再由結構動力學方法計算出該機構在 此載荷邊界下的應力與變形.機構動力學求出的動 態(tài)載荷，作為載荷邊界條件直接施加在有限元計算 模型上則比較困難.若柔性桿件運動軌跡不規(guī)則且 變形較大，在有限元計算模型上直接定義該類位移 約束條件亦較困難.若簡化為靜態(tài)約束，則仿真條件 與實際工況有出入，會影響計算結果的精度.

本文以某型高速包裝機(1 000包/min)的柔性 推手機構為研究對象，基于剛柔耦合系統(tǒng)動力學理 論，重點研究柔性構件長臂推手的動態(tài)應力及運動 軌跡.基于剛柔耦合系統(tǒng)動力學模型和有限元分析 模型，對比研究長臂推手工作點應力的計算值;基于 多剛體動力學模型和剛柔耦合系統(tǒng)動力學模型，對 比研究構件柔性化對系統(tǒng)運動軌跡精度的影響.

1剛柔耦合系統(tǒng)動力學計算原理

將包裝機推手機構中剛度較大的零部件按多剛 體系統(tǒng)動力學建立方程，柔度較大的零件由有限元 方法和模態(tài)綜合疊加法建立方程..

2推手機構剛柔耦合系統(tǒng)動力學建模

包裝機推手機構的長臂推手為細長件，即柔性 較大.工作時桿件變形對運動軌跡精度可能產生一 定的影響，有必要研究其受力狀態(tài).將長臂推手作為 柔性體，建立推手機構的動力學模型更接近實際運動.基于剛柔耦合系統(tǒng)動力學,可較方便地計算長臂 推手的動態(tài)應力.該方法可較好地解決在有限元模 型上直接添加不規(guī)則動態(tài)載荷邊界及位移約束的困 難，定義的仿真條件更符合實際工況.基于ANSYS和ADAMS軟件平臺，運用有限 元方法和模態(tài)綜合疊加法，將長臂推手柔性化，建立 剛柔耦合系統(tǒng)動力學模型.柔性體建模關鍵在于建 立剛性區(qū)域和外聯(lián)點.剛性區(qū)域是柔體上與剛體皎 接耦合的不變形區(qū)域

4結論

1） 基于剛柔耦合系統(tǒng)動力學模型與有限元分析 模型，對比研究長臂推手的計算應力，驗證了基于剛 柔耦合系統(tǒng)動力學理論計算動態(tài)應力方法的正 確性.

2） 基于剛柔耦合系統(tǒng)動力學理論與多剛體動力 學理論，對比分析長臂推手測量點的運動軌跡，研究 表明該型包裝機在高速狀態(tài)下基于剛柔耦合系統(tǒng)動 力學模型的計算結果更為準確.

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