多體系統動(dòng)力學(xué)理論如何優(yōu)化機械工程論文

　　摘要：:多體系統動(dòng)力學(xué)理論在機械工程中有非常廣泛的應用。在機械工程中應用多體系統動(dòng)力學(xué)理論，一種常見(jiàn)的方法就是構建有關(guān)模型，其具有簡(jiǎn)化計算難度的功效。而本文則對多體系統動(dòng)力學(xué)理論實(shí)際應用、動(dòng)力學(xué)分析以及機械臂分析做出了相應的介紹。

　　關(guān)鍵詞:多體系統動(dòng)力學(xué)理論;機械工程;模型

　　隨著(zhù)現代社會(huì )的不斷發(fā)展，機械工程在現代社會(huì )的應用越來(lái)越多。而在進(jìn)行機械工程相關(guān)事宜研究時(shí)，多體系統動(dòng)力學(xué)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)人員應該對多體系統動(dòng)力學(xué)理論有足夠的重視。

　　一、構建有關(guān)多體系統動(dòng)力的模型

　　隨著(zhù)機械工程在現代社會(huì )的重要性不斷地提升，多體系統動(dòng)力在很多地方都有了應用。然而直接應用多體系統動(dòng)力系統理論進(jìn)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(lái)簡(jiǎn)化計算上的難度。構建有關(guān)多體系統動(dòng)力的模型就是簡(jiǎn)化計算難度的一個(gè)好方法。在機械系統中，其具有非常多復雜的部分。有時(shí)候，機械系統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(jìn)行協(xié)同工作，相關(guān)人員必須要設置好有關(guān)部件的參數，例如:位置、速度等。在構建有關(guān)多體系統動(dòng)力的模型時(shí)，相關(guān)人員需要注重以下幾個(gè)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(shí)，相關(guān)人員一定要對坐標系的參照物做出挑選，使之滿(mǎn)足具有變化小的特點(diǎn)。第二，選擇合適的工具來(lái)簡(jiǎn)化模型的操作難度。由于機械工程相關(guān)的多體系統動(dòng)力是非常復雜的，因此在實(shí)際的應用中，相關(guān)人員有可能會(huì )建立很多形式復雜的方程，例如:大量的微分方程。這時(shí)利用模型系統進(jìn)行求解不僅是復雜的，其還有可能會(huì )耽誤很多時(shí)間。為了解決這個(gè)問(wèn)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(lái)進(jìn)行相關(guān)求解。第三，應用一些多體系統動(dòng)力上的小技巧。在應用多體系統動(dòng)力相關(guān)模型的時(shí)候，相關(guān)人員可以使用一些小技巧來(lái)簡(jiǎn)化對模型的操作。這就比如說(shuō):對于距離恒定的兩個(gè)物體，相關(guān)人員可以選擇剛體上隨意的一點(diǎn)，使之形成三角坐標系，而這可以保持剛體結構上的穩定。當然，除了三角坐標系，相關(guān)人員也可以根據自己實(shí)際的需求而建設其他坐標系，例如:局部坐標系。第四，需要對多體系統動(dòng)力中相關(guān)的理論有充分的認知。多體系統動(dòng)力是一個(gè)非常龐大的動(dòng)力系統，在這個(gè)動(dòng)力系統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動(dòng)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(diǎn)加以應用。一些細微的知識點(diǎn)包括:當連體基具有了確定的位置后，剛體上所有點(diǎn)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(jiàn)的方法、為了較好地解決有關(guān)柔體運動(dòng)的特性，相關(guān)人員可以在建立廣義坐標系的基礎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(jiàn)地解決物體轉動(dòng)坐標中問(wèn)題的方法。但是這種規范度較高的方法卻不適用于所有情況，這就比如說(shuō):用其計算奇點(diǎn)附近相關(guān)的數據難度是很大的。而在這種情況下，相關(guān)人員可以另辟蹊徑，采取余弦矩陣轉動(dòng)廣義坐標的方法實(shí)現相關(guān)計算。

　　二、多體系統動(dòng)力學(xué)的實(shí)際應用

　　(一)實(shí)際應用方面

　　在實(shí)際的機械工程中，多體系統動(dòng)力學(xué)具有非常廣泛的應用。這就比如說(shuō):汽車(chē)、航天、機器人、機械數控等。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，汽車(chē)、航天、機器人、機械數控在現實(shí)社會(huì )中的重要性越來(lái)越大，其是現代社會(huì )能夠較好運行的基礎。而多體系統動(dòng)力學(xué)對這些現實(shí)社會(huì )中實(shí)際應用而言也具有很強大的促進(jìn)作用。例如:在汽車(chē)設計的過(guò)程中，設計者可以將汽車(chē)車(chē)身當做柔性體，使用集中質(zhì)量法對其進(jìn)行離散化的處理。在此過(guò)程中，其可以應用多體系統動(dòng)力學(xué)上的知識對轉動(dòng)慣量的影響加以考慮。而在完成一些細節后，其可以使用上文中提到的機械工程多體系統動(dòng)力學(xué)模型建立的方法來(lái)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(chē)設計有更直觀(guān)的認知，可以更好地發(fā)現設計中存在的問(wèn)題并及時(shí)對問(wèn)題做出改善處理。

　　(二)動(dòng)力學(xué)分析

　　動(dòng)力學(xué)分析是多體系統動(dòng)力學(xué)中非常重要的一個(gè)方面。在很多情況下，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析的直接對象都為工業(yè)型機器人。當然，與此同時(shí)工業(yè)型機器人也是較為經(jīng)典的模型。在對動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行分析的過(guò)程中，相關(guān)人員往往會(huì )通過(guò)鉸來(lái)實(shí)現動(dòng)力模型中不同部分的聯(lián)系。獲取正確的參數也是進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析中非常重要的一個(gè)部分。在實(shí)際的應用中，相關(guān)人員具有多種獲取參數的方法，例如:利用高速攝像儀進(jìn)行信息的捕獲。在應用多體系統動(dòng)力學(xué)進(jìn)行一系列的轉換運算與處理之后，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、剛度等。采取這種方式具有的好處為:簡(jiǎn)化分析者的分析信息，使之能夠對其的質(zhì)量做出較好的把控。

　　(三)對機械臂進(jìn)行分析

　　機械臂是機械工程中經(jīng)常會(huì )應用到的一個(gè)設備，其在很多不同的工業(yè)都有應用，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用功能沒(méi)想過(guò)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定性。為了提高機械臂的穩定性，相關(guān)人員可以采取的研究方法有:模態(tài)法、有限段法。在應用這些方法的基礎上，相關(guān)人員需要采取一定的調查實(shí)踐，由此設計出最適宜的機械臂參數。

　　三、總結

　　在機械工程中應用多體系統動(dòng)力學(xué)理論具有簡(jiǎn)化機械工程相關(guān)計算和操作的作用。一種利用多體系統動(dòng)力學(xué)理論解決多體系統動(dòng)力學(xué)理論中存在問(wèn)題的方法為:利用多體系統動(dòng)力學(xué)理論建造與之相關(guān)的模型。多體系統動(dòng)力學(xué)理論應用在很多實(shí)際生活中，包括:汽車(chē)、航天、機器人、機械數控等。而在應用多體系統動(dòng)力學(xué)理論之時(shí)，相關(guān)人員不能夠忽視動(dòng)力學(xué)分析和對機械臂的分析。

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