随着包装机械轻质、高速、高精度化发展，柔性 构件变形引起的运动误差不能忽略.基于多刚体动 力学理论建立的计算模型，在分析柔性构件变形对 机械系统运动精度的影响时存在一定的不足 针对上述问题，研究者提出刚柔体耦合动力学建模. Winfry R C"」将多刚体动力学与结构动力学进行叠 加，提出运动一弹性动力学分析方法.Likins P WM 和Kane T R等㈤提出了混合坐标建模方法，并以 高速旋转的悬臂梁为例，证明零次近似耦合模型存 在“动力刚化”现象.刘锦阳“」、杨辉等E通过纵横振 动的二次耦合变形量，研究了“动力刚化”问题，并用 实验证明该模型的有效性.朱才朝「旳、张立军等⑴基 于刚柔耦合系统动力学理论，研究了柔性车架对汽 车平顺性的影响.在包装机械方面，田晓鸿™、韩炬 等分别对包装机和热封机构进行了多刚体运动 学建模与仿真分析.综上所述,若对高速运动的轻质 柔性构件作刚体假设，基于多刚体动力学理论的计 算结果将存在一定误差.应用机构动力学方法计算 出载荷边界，再由结构动力学方法计算出该机构在 此载荷边界下的应力与变形.机构动力学求出的动 态载荷，作为载荷边界条件直接施加在有限元计算 模型上则比较困难.若柔性杆件运动轨迹不规则且 变形较大，在有限元计算模型上直接定义该类位移 约束条件亦较困难.若简化为静态约束，则仿真条件 与实际工况有出入，会影响计算结果的精度.

本文以某型高速包装机(1 000包/min)的柔性 推手机构为研究对象，基于刚柔耦合系统动力学理 论，重点研究柔性构件长臂推手的动态应力及运动 轨迹.基于刚柔耦合系统动力学模型和有限元分析 模型，对比研究长臂推手工作点应力的计算值;基于 多刚体动力学模型和刚柔耦合系统动力学模型，对 比研究构件柔性化对系统运动轨迹精度的影响.

1刚柔耦合系统动力学计算原理

将包装机推手机构中刚度较大的零部件按多刚 体系统动力学建立方程，柔度较大的零件由有限元 方法和模态综合叠加法建立方程..

2推手机构刚柔耦合系统动力学建模

包装机推手机构的长臂推手为细长件，即柔性 较大.工作时杆件变形对运动轨迹精度可能产生一 定的影响，有必要研究其受力状态.将长臂推手作为 柔性体，建立推手机构的动力学模型更接近实际运动.基于刚柔耦合系统动力学,可较方便地计算长臂 推手的动态应力.该方法可较好地解决在有限元模 型上直接添加不规则动态载荷边界及位移约束的困 难，定义的仿真条件更符合实际工况.基于ANSYS和ADAMS软件平台，运用有限 元方法和模态综合叠加法，将长臂推手柔性化，建立 刚柔耦合系统动力学模型.柔性体建模关键在于建 立刚性区域和外联点.刚性区域是柔体上与刚体皎 接耦合的不变形区域

4结论

1） 基于刚柔耦合系统动力学模型与有限元分析 模型，对比研究长臂推手的计算应力，验证了基于刚 柔耦合系统动力学理论计算动态应力方法的正 确性.

2） 基于刚柔耦合系统动力学理论与多刚体动力 学理论，对比分析长臂推手测量点的运动轨迹，研究 表明该型包装机在高速状态下基于刚柔耦合系统动 力学模型的计算结果更为准确.

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