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《装备维修技术》2021年第2期

多体动力学在机械工程领域的应用

曲鹏飞

（山东恒邦冶炼股份有限公司，山东烟台264100）

摘要：机械工程领域中大多数机械系统通常由多个刚体和柔体部件组成，多体系统不但是对其最为科学合理的概括，同时也是对

其开展探究的最佳形态；而多体动力学通常指多体系统动力学，是一门研究多体系统运动规律的力学学科，其研究的开展

涉及材料力学、生物力学等多门学科，具有高度的综合性，近年来更是融入了计算机技术的理论和实践，呈现出快速发展

的趋势。机械工程领域的发展离不开多体动力学的运用，机械、机器制造等领域都与该门学科紧密相关，应当对此引起足

够的重视。

关键词：多体动力学；机械工程；应用

引言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

多体系统是大多数机械系统中比较全面、完整抽象、高度概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

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

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

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

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，

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

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而切实减小柔性臂的振动幅度。

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2.2多体动力学在机器人领域的应用

工程领域有重要应用，并取得了一定的成果。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

1、构建多体动力学模型的方法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

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

系统创建主要是为了体现运动状态以及机械功能，其中的各个机组成。而机械部分主要是刚性座、手部、腕部、臂部和3个关节

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

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

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

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

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

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

动微分方程的创立以及求解过程都比较困难，其求解过程还需要器人的动作灵敏度大大提升。

依赖于计算机工程计算。2.3多体动力学在车辆工程领域的应用