敏感教师
波士顿咨询公司模型《装备维修技术》2021年第2期
—251—
曲鹏飞
（山东恒邦冶炼股份有限公司，山东 烟台 264100）
琴谱音响引言
多体系统是大多数机械系统中比较全面、完整抽象、高度概括以及有效描述的一个系统，因此，文章将多体系统作为机械系统中的最佳模型进行分析。多体动力学是一门涵盖了多门科学的自然科学，其包括了工程力学、计算力学等多门科学，也是机械领域中的一门新兴科学。在经过多年的发展与扩充中，多体动力学也将计算机技术吸收，并将其应用于实践中。多体动力学在机械工程中具有较大的影响，并在 这一行业中的应用受到越来越多专家与学者的关注。多体动力学在机械制造、机器臂等多种机械工程领域有重要应用，并取得了一定的成果。 1、构建多体动力学模型的方法
多体系统是由多个不同的部件连接而成的机械系统，其机械系统创建主要是为了体现运动状态以及机械功能，其中的各个机械部件会出现用力、位移、速率等多种参数的变化。在多体动力学模型搭建的过程中，其主要需要建立相应的坐标系、不同部件的模型以及相应定义的约束、力偶等参数。系统动力学以及运动学是多体动力学的主要研究对象之一，相对于经典力学来说，多体动力学中所涉及的系统都比较复杂，部件之间的自由度各有差异，并且各部位之间的相对位移参数的设定也不同。因此，在运动微分方程的创立以及求解过程都比较困难，其求解过程还需要依赖于计算机工程计算。 1.1参考框架和坐标系 固定体就是机械运动过程中任意两个部件之间保持距离不变的物体。选取任一固定体上的一点建立一空间三角坐标系能够将固定体进行固定。并且该坐标系的原点会选为固定点，次坐标系也就是固定体的连体基，也就是多体动力学中的局部坐标系。连体基一般被固定在多体系统中的部件中，在系统部件运动的过程中会带动连体基进行运动，但连体基并不会因为固定体的运动而产生状态变化。所以，当确定连体基的具体位之后，固定体上的任意一点位置也就能够确定。连体基的参照对象通常为地面坐标系，地面坐标系是一个固定坐标。固定体和柔性体的坐标定义在多体系统中存在一定的差异，在确定固定坐标或柔性体坐标时，固定体的状态发生变化时，柔性体的变化不会随之产生变化，而是通过浮动坐标来确定柔性体坐标位置，柔性体坐标的变化会对坐标系中的角和线产生位 移的变化，并且能够根据这些变化的差异从而描述出柔性体的变化特征。通过建立广义坐标能够促进运动方程的求解速度，因此，为了得到坐标系的具体位置，需要选择相应的转动广义坐标来计算出余弦矩阵。其中主要有两种计算方式：一种是卡尔丹角或欧拉角作为计算规范，但这种方式得出的数值准确性较低；另一种是选取余弦矩阵为元素进行计算，但同时会增加约束方程，并且变量的求解难度会随之产生变化。 1.2模型与模型元素 部件、约束以及力元等要素都是组成多体系统的重要部分。从机械设备的结构上分析，机械设备中的铰、力元、力偶等要素具有多样化。例如机械设备中约束基本类型就多达数十种。因此，为了有效管理机械各要素，可根据要素的属性进行分类，从总体上可分为分析力模型元素、约束模型约束、部件模型约束、力模型约束。 2、多体动力学在机械工程领域的具体应用
2.1柔性机械臂振动控制 柔性机械臂在机械工程领域运用十分广泛，轻质重载航天机械臂便是其运用于航天领域的成果，其端点位置需根据指令进行相应的位置跟踪运动，运动范围较广且精度要求极高，然而鞭状天线会对卫星的运动稳定性产生较大影响，造成振动，在此背景下，对于该类机械臂采取合理的振动控制是十分关键而必要的。
根据该机械臂的构造机理可以把其当做一个柔性多体系统，而后采取模态法或者有限段法来达到振动控制的目的。根据相关实验和研究，这两种方法可以根据机械臂的频率和固有阻尼系数在特定的时刻为端头提供制动力，从而弱化、减小振动对设备运动精度造成的不利影响，相关资料显示，制动力的
大小以力学逆运算得到的结果最为合适。此外，还要考虑到该多体系统的动态属性，已有相关实验表明，改变端点形状可以有效实现全闭环反馈，从而切实减小柔性臂的振动幅度。gis在物流中的应用
2.2多体动力学在机器人领域的应用
机器人也是我国持续深入研究的一项领域，但是传统的机器
人有一个特点就是动作非常的机械化，不够灵敏。对机器人领域熟悉的人都知道，机器人主要由机械部分、传感部分和控制部分组成。而机械部分主要是刚性座、手部、腕部、臂部和3个关节组成，这些组成在一起就是一个刚性多体系统，刚性多体系统的运动轨迹和自由度有一定的局限性，所以导致机器人的动作比较机械化。现在多体系统动力学的柔性多体系统可以很好的解决这个问题，现在我国的材料工程技术也在不断地发展，所以越来越多的能满足柔性多体系统的材料应用在机器人领域，通过对柔性多体系统的建模和求解，优化机器人的设计方案，现在的很多机器人的动作灵敏度大大提升。
青潮2.3多体动力学在车辆工程领域的应用
随着汽车工业的不断发展，人们对汽车的安全性能、操纵稳定性和行驶平稳定及乘坐舒适性都有了越来越高的要求。但是，车辆本身是一个复杂的多体系统集合，人、车、环境为一体的相互作用，传统
的设计方法是经过反复的测试和模拟，才能达到最基本的要求，而且不能满足现在人们度车辆的要求。多体系统动力学的应用，利用数字化样机对车辆的动力学性能进行计算机仿真，可以建立车辆模型、经过分析和求解，很快的能得出最优方案。交通管理信息系统
2.4多体动力学在机械数控机床领域的应用
机械工程领域中的各个行业都严格的精确度要求，尤其一些精密设备，只有精确度足够高，才能生产出合格的产品。机械数控机床就是属于这类设备，需要高度的精确度，才能保证生产出的产品是符合要求的。机械数控机床是由主轴单元、回旋刀架、滚动导轨副、滚珠丝杠副几个部分构成，也是属于刚性多体系统，通过对该系统的参数分析在计算机上进行建模，最后优化设计出的数控机床具有静刚度和动刚度高、抗震性高、灵敏度高、热变形小、自动化程度高及方便操作等优势。
结束语：总而言之，多体动力学是一门兼具理论价值和实践价值的综合性学科，其在机械工程领域的应用已经过了几十年时光的检验，带来了大量的创新和成果；而近年来其与计算机等其
他学科和技术进行了科学地结合，从而在各个领域发挥了巨大的作用。鉴于其呈现出来高速发展的趋势，可以预见该学科还将继续为国内外机械工程等多个领域的发展做出贡献。 参考文献:
[1]杨玉维，刘振忠，董黎敏，等.基于多体动力学的轮式悬架移动刚-柔并联机械手动力学性能研究[J].高技术通讯，2014，24（9）：975-981.
[2]王良模，安丽华，吴志林，等.基于多体动力学的ESP 控制系统联合仿真[J].南京理工大学学报（自然科学版），2013，35（2）：213-218.
[3]戴丽，刘杰，刘宇，等.基于多体动力学的混凝土泵车臂架的运动分析[J].东北大学学报（自然科学版），2013，28（10）：1469-1472.
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