针对典型航空柱塞泵结构形式,提出了一种基于达朗贝尔原理的刚体动力学分析方法。分别针对柱塞泵滑靴、柱塞、斜盘、转子、主轴、配流盘6个刚体对象,考虑柱塞/转子、柱塞/滑靴、滑靴/斜盘、转子/主轴、转子/配流盘、斜盘耳轴/安装座6对约束副之间的约束力,建立了完整的柱塞泵运动部件动力学分析方程组。与基于拉格朗日方法的动力学分析方法相比,建立的方程组能够通过一个计算流程,对包含约束力在内的泵运动刚体所有力学特性进行分析。最后,以某11柱塞航空液压柱塞泵为对象,基于计算工具,解算得到了包含166个动力学相关变量的数值解,证明了提出方法的有效性。

训练器振幅过大会在训练过程中对人体造成直接伤害,也会降低器械自身的使用寿命,为将振动幅度控制在合理范围内,提出了一种核心力量训练器抑振参数集的知识表达及映射方法。利用达朗贝尔原理计算训练器连接轴间隙的偏心量求解出质心线速度矩阵,结合各连杆受力情况构建运动学模型。采用正弦-梯形函数根据动力模型规划振动抑制曲线,并将曲线中角速度参数化,利用离散角位置差值计算出映射参数。实验结果表明,所提方法能够在极短的时间内降低核心力量训练器振动,满足核心训练器抑振的基本需求,表达及映射结果真实有效具有一定的实际应用价值。

利用ANSYS软件中提供的APDL语言建立了90t某型号液压挖掘机整机的参数化有限元模型.基于达朗贝尔原理,将由理论力学计算得到的各构件的角速度、角加速度和瞬心加速度等惯性力参数加载到静态力学分析模型,实现对挖掘机实际挖掘过程的动力学模拟.运用D-H矩阵法和虚功原理,建立了挖掘机阻力计算模型,将计算结果加载于铲斗切削刃来模拟实际挖掘过程中的载荷条件.与选取结构件的典型位置进行应力测试结果相比,有限元仿真结果显示很高的预测精度.

惯性力对液压支架这种重型机械的稳定性的影响不容忽视。基于达朗贝尔原理建立了液压支架稳定性力学模型,采用数值计算分析了支架静态稳定性和动态稳定性的影响因素,给出了增加支架稳定性的方案,对优化方案进行了验证。结果表明:顶梁质心位置对支架稳定性的影响最为明显,其他因素依次为掩护梁质心位置、前连杆质心位置、后连杆质心位置、支架高度;顶梁和掩护梁质心位置越靠近顶掩铰接点方向,越有利于支架的稳定性,但应兼顾支架的整体质心位置;前、后排立柱同时升降,且两者的加速度达到合理的匹配有助于提高支架的稳定性;采取滞后支护方式以缩短顶梁长度、立柱上腔加装单向锁和安全阀、保证系统稳压供液都能改善支架的稳定性。该研究为四柱液压支架的优化设计提供理论指导。

通过对液压悬架模块车进行受力分析,掌握了其液压分组特性下的载荷分布特点,依托静力学原理和超静定结构三弯矩方程,准确计算出模块车车架的主动力、支反力和惯性力。依据达朗贝尔原理和模块车液压分组的特点,在有限元仿真中选取合适的悬架中心进行位移约束,借助SimSolid无网格结构有限元仿真软件,可以快速地对各种模块车组车架结构进行有限元仿真计算,在仿真结果相对可靠的前提下,大大提高了设计效率和设计质量。