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摘要：近些年来，伴随机械工程领域的发展（航空航天、机构学、机械制造），多体动力学随着新兴领域和许多高新技术的应用和发展，也取得了良好的进展。多体动力学是一种先进的制造技术，可应用于机械工程领域的精密制造和位置跟踪，可以促进机械工程领域的可持续发展和有力地支持先进机械工程的制造，本文分析描述了在机械工程领域中多体动力学的应用。
关键词：多体动力学;机械工程领域;应用
多体系统是机械系统的重要组成部分，具有有效的描述性、通用性强、抽象完整、综合性强等特点，通过联系多个物体以特定方式连接。多体动力学是一门包含计算力学、工程力学等各个领域知识的自然科学，是机械领域的一门新兴科学，广泛应用于机械制造、航空航天等机械工程领域。多体动力学在机械工程领域的应用价值极高，这项技术的应用越来越受到人们的关注，可以说是有很大的发展空间。
一、多体动力学概述
作为一个机械系统，通过连接不同的部件来实现机械和运动功能，形成一个多体系统，各种机械部件会出现用力、位移和速率等参数变化。多体动力学与经典力学相比，设计的相关系统相对复杂，相对位移参数的设置和构件之间的自由度有较大差异。在求解微分运动方程方面比较困难，则需要使用计算机工程加以计算。一方面是模型元素和模型。由力元、约束、部件等元素组成多体系统，从机械设备的结构上看，力偶、力元、铰等设备中的元素相对多样且有效，必须加以管理元素属性和分类的基础知识，例如约束模型约束、力模型约束、力模型元素和组件模型约束。力耦是指系统中各部件所施加的外力，力元是指系统中各部件之间的相互作用，铰是指系统中各部件之间的约束，是运动副机械。另一个是参考框架和坐标系。在机械运动过程中，任意两点间距离恒定的物体为刚体，为了达到固定刚体的目的，任意选取刚体上的特定点和三角坐标系。该坐标系是刚性局部坐标系，原点可以设置为O点，局部坐标系固定在机械部件上，所以移动部件也会发生运动。在多体系统中，柔体坐标和刚体坐标通常定义不同，其中柔体坐标选择为浮动坐标。这种变化改变了坐标系的线位移和角位移，将一些局部变化的进行清晰表述，刚体坐标主要使用不会随刚体状态变化的固定坐标。广义坐标的建立直接影响多体动力学方程的计算速度，相应的旋转关系坐标用来确定方向余弦矩阵，得到解析坐标系的方向，实际上可以用两种方法计算;首先，使用转动广义坐标，以余弦矩阵为元素，同时加入6个方向约束方程，但会使方程的求解变量变得困难。其次，基于欧拉角或卡尔丹角，将其作为物理转动坐标，这样减少了对变量的需求，保证了算法的标准化，但会接近奇点，使得数值计算困难。
二、多体动力学在机械工程领域的应用思路
（一）机械加工行业
机械加工行业要求所有加工参数都满足要求，以确保该技术的实施水平满足要求，操作过程的可靠性满足现行行业法规的要求。常见的分析参数包括机械装置中活动构件的自由度、各个杆件的长度、圆盘类活动件的直径参数等。根据机械设备的功能形式和工作方式，一系列零件的运行质量必须达到要求。在计算过程中，所有可动构件的运动参数和需要获取的运动，比如保证某一特定的杆能覆盖整个运动空间的所有坐标，保证运动坐标的杆件控制精度。连接的强度和关节弯折后覆盖的面积，要求所有构建都需要集成在一起，可以满足设计要求。
（二）设备控制行业
在机械控制行业的发展过程中，除了使用经典的控制模型和开发的最新控制模型来完成特定的控制，所有的控制精度都必须满足规定的要求。另外，目前生产的各个零件的参数也处于国际和国家标准的两个体系限制，在使用多体力学理论的过程中，可以研究控制系统的具体作用。在保证零件参数的基础上，方法和控制对象的具体作用需要该控制体系研究。例如，确定某个特定控制系统的运行状态，控制工业机器人各个杆件、齿轮、关节的运行夹角等部件的运行质量，并在此基础上，根据各个参数的具体情况，调整运行计划。使用机械控制技术发出所有控制命令后，模拟再现各部分和指标的功能形式，并在此基础上完成后续的控制工作。
（三）机器人生产行业
工业机器人严重依赖大型设备装配基地和设备生产基地的设备，其运行需要安装各种杆件、圆盘部件和自动控制系统的建设。其次，需要应用多体动力学的概念来完成各种参数的制定和确定工作。比如汽车制造行业的焊接机械人，终端需要覆盖整个焊接空间的坐标点才能保证控制精度，而硬件设备设计过程需要用到多体动力学技术，研究不同类型的杆件，确保零件、齿轮和偏心件运转，最终参数符合法规要求。软件控制系统根据多体动力学得到的参数了解系统的实际运行方式，最后将控制信号和程序输入控制系统中。
三、多体动力学在机械工程领域中的具体应用方法
（一）模型建设工作
机械工程领域的各类设备都非常复杂，需要各个部件的协调运行才能发挥应有的作用，因此，为了降低整个系统操作的便利性，建立特定的受力分析模型可以通过逐步建立模型来完成。例如，某些型号的火箭受力研究，首先对整體外壳进行建模，通常系统需要研究的力包括外力和内力，外力主要是风阻力，运行过程中受到的侧向风力、地球引力等。内力包括运行时产生的振动力、材料固有振动频率引起的振动等。根据实际火箭的型号在具体研究过程中，完成各项参数的输入。通过创建其余参数和传输使系统能够确定不同区域的火箭外壳受力状态，并将其与外壳创建过程的弱点进行比较。只有通过调整外壳和优化弱点，才能防止运行过程中出现解体问题。一些内部零件的分受力分析过程，只有研究在飞行过程中产生的震动、地球引力、运行过程中产生的科氏加速度等，所有项目才可以正确判断，同时，完成整个单元和部件的分析。这些参数在火箭设计过程中是已知的，也可以是运行中的火箭的限制参数，且实际操作受力情况和最大允许受力参数是否超出或相同，以此来确定是否需要优化工作。
（二）相关参数获取
在确定和获取相关参数的过程中，通过全系统的研究和改进，完成对相关加工参数的分析，确保整个系统的正常稳定运行。一方面，在需要通过输入具体的加工参数来考虑整个设备的运行情况的同时，另一方面也需要输入相应的限制性指标。运行设备过程在折两类参数的共同作用下，分析是否出现解体问题。另外，在数据采集的过程中，建立的模型必须是一个整体模型，通过各种参数的收入，计算机软件自动调查分析相关零件的最大承重参数，同时通过精确的测量方法完成实际加工参数的确定，通过比较两个参数，相应的加工参数在系统中是是否满足正常稳定运行。
（三）规律研究工作
规律的研究工作主要是确定整个设备各部分的具体工况，本文采用的方法是通过输入相关参数得到施工模型的整体受力，完成对设备的综合分析并可以更好地操作这个系统，同时是保证设备运行的最佳方法。此外，还可以利用逐步建模技术来研究设备在特定操作过程中运动模式与相关组件之间的影响作用。在后续的研究过程中，将构建了逐步建模的模型和其余的子系统模型进行对接，应用此方法，可以检查在整个模型中支持不同受力组件的叠加效果，并确定不同零件的特定操作条件。
结语：综上所述，多体动力学作为快速发展的高新技术领域之一，长期以来一直应用于机械工程领域，并在现代科学技术飞速发展的背景下呈现出各种发展趋势。它不仅用于智能识别和现代计算机技术，还用于智能机械和航空航天等行业。随着多体动力学的增强和扩展，在机械工程领域的应用越来越重要，成为机械工程创新的重要方向，其相关理论和应用研究在未来的机械工程中将更加完善，有助于推动机械工程领域的可持续发展。
参考文献
[1]李道力，于珈懿，高粼泽，刘浩，莫艳燕，宁今明.多体动力学在机械工程领域的应用[J].湖北农机化，2019（12）：33.
北京宜富思特科技发展有限责任公司 江苏 南京 210000
关键词：多体动力学;机械工程领域;应用
多体系统是机械系统的重要组成部分，具有有效的描述性、通用性强、抽象完整、综合性强等特点，通过联系多个物体以特定方式连接。多体动力学是一门包含计算力学、工程力学等各个领域知识的自然科学，是机械领域的一门新兴科学，广泛应用于机械制造、航空航天等机械工程领域。多体动力学在机械工程领域的应用价值极高，这项技术的应用越来越受到人们的关注，可以说是有很大的发展空间。
一、多体动力学概述
作为一个机械系统，通过连接不同的部件来实现机械和运动功能，形成一个多体系统，各种机械部件会出现用力、位移和速率等参数变化。多体动力学与经典力学相比，设计的相关系统相对复杂，相对位移参数的设置和构件之间的自由度有较大差异。在求解微分运动方程方面比较困难，则需要使用计算机工程加以计算。一方面是模型元素和模型。由力元、约束、部件等元素组成多体系统，从机械设备的结构上看，力偶、力元、铰等设备中的元素相对多样且有效，必须加以管理元素属性和分类的基础知识，例如约束模型约束、力模型约束、力模型元素和组件模型约束。力耦是指系统中各部件所施加的外力，力元是指系统中各部件之间的相互作用，铰是指系统中各部件之间的约束，是运动副机械。另一个是参考框架和坐标系。在机械运动过程中，任意两点间距离恒定的物体为刚体，为了达到固定刚体的目的，任意选取刚体上的特定点和三角坐标系。该坐标系是刚性局部坐标系，原点可以设置为O点，局部坐标系固定在机械部件上，所以移动部件也会发生运动。在多体系统中，柔体坐标和刚体坐标通常定义不同，其中柔体坐标选择为浮动坐标。这种变化改变了坐标系的线位移和角位移，将一些局部变化的进行清晰表述，刚体坐标主要使用不会随刚体状态变化的固定坐标。广义坐标的建立直接影响多体动力学方程的计算速度，相应的旋转关系坐标用来确定方向余弦矩阵，得到解析坐标系的方向，实际上可以用两种方法计算;首先，使用转动广义坐标，以余弦矩阵为元素，同时加入6个方向约束方程，但会使方程的求解变量变得困难。其次，基于欧拉角或卡尔丹角，将其作为物理转动坐标，这样减少了对变量的需求，保证了算法的标准化，但会接近奇点，使得数值计算困难。
二、多体动力学在机械工程领域的应用思路
（一）机械加工行业
机械加工行业要求所有加工参数都满足要求，以确保该技术的实施水平满足要求，操作过程的可靠性满足现行行业法规的要求。常见的分析参数包括机械装置中活动构件的自由度、各个杆件的长度、圆盘类活动件的直径参数等。根据机械设备的功能形式和工作方式，一系列零件的运行质量必须达到要求。在计算过程中，所有可动构件的运动参数和需要获取的运动，比如保证某一特定的杆能覆盖整个运动空间的所有坐标，保证运动坐标的杆件控制精度。连接的强度和关节弯折后覆盖的面积，要求所有构建都需要集成在一起，可以满足设计要求。
（二）设备控制行业
在机械控制行业的发展过程中，除了使用经典的控制模型和开发的最新控制模型来完成特定的控制，所有的控制精度都必须满足规定的要求。另外，目前生产的各个零件的参数也处于国际和国家标准的两个体系限制，在使用多体力学理论的过程中，可以研究控制系统的具体作用。在保证零件参数的基础上，方法和控制对象的具体作用需要该控制体系研究。例如，确定某个特定控制系统的运行状态，控制工业机器人各个杆件、齿轮、关节的运行夹角等部件的运行质量，并在此基础上，根据各个参数的具体情况，调整运行计划。使用机械控制技术发出所有控制命令后，模拟再现各部分和指标的功能形式，并在此基础上完成后续的控制工作。
（三）机器人生产行业
工业机器人严重依赖大型设备装配基地和设备生产基地的设备，其运行需要安装各种杆件、圆盘部件和自动控制系统的建设。其次，需要应用多体动力学的概念来完成各种参数的制定和确定工作。比如汽车制造行业的焊接机械人，终端需要覆盖整个焊接空间的坐标点才能保证控制精度，而硬件设备设计过程需要用到多体动力学技术，研究不同类型的杆件，确保零件、齿轮和偏心件运转，最终参数符合法规要求。软件控制系统根据多体动力学得到的参数了解系统的实际运行方式，最后将控制信号和程序输入控制系统中。
三、多体动力学在机械工程领域中的具体应用方法
（一）模型建设工作
机械工程领域的各类设备都非常复杂，需要各个部件的协调运行才能发挥应有的作用，因此，为了降低整个系统操作的便利性，建立特定的受力分析模型可以通过逐步建立模型来完成。例如，某些型号的火箭受力研究，首先对整體外壳进行建模，通常系统需要研究的力包括外力和内力，外力主要是风阻力，运行过程中受到的侧向风力、地球引力等。内力包括运行时产生的振动力、材料固有振动频率引起的振动等。根据实际火箭的型号在具体研究过程中，完成各项参数的输入。通过创建其余参数和传输使系统能够确定不同区域的火箭外壳受力状态，并将其与外壳创建过程的弱点进行比较。只有通过调整外壳和优化弱点，才能防止运行过程中出现解体问题。一些内部零件的分受力分析过程，只有研究在飞行过程中产生的震动、地球引力、运行过程中产生的科氏加速度等，所有项目才可以正确判断，同时，完成整个单元和部件的分析。这些参数在火箭设计过程中是已知的，也可以是运行中的火箭的限制参数，且实际操作受力情况和最大允许受力参数是否超出或相同，以此来确定是否需要优化工作。
（二）相关参数获取
在确定和获取相关参数的过程中，通过全系统的研究和改进，完成对相关加工参数的分析，确保整个系统的正常稳定运行。一方面，在需要通过输入具体的加工参数来考虑整个设备的运行情况的同时，另一方面也需要输入相应的限制性指标。运行设备过程在折两类参数的共同作用下，分析是否出现解体问题。另外，在数据采集的过程中，建立的模型必须是一个整体模型，通过各种参数的收入，计算机软件自动调查分析相关零件的最大承重参数，同时通过精确的测量方法完成实际加工参数的确定，通过比较两个参数，相应的加工参数在系统中是是否满足正常稳定运行。
（三）规律研究工作
规律的研究工作主要是确定整个设备各部分的具体工况，本文采用的方法是通过输入相关参数得到施工模型的整体受力，完成对设备的综合分析并可以更好地操作这个系统，同时是保证设备运行的最佳方法。此外，还可以利用逐步建模技术来研究设备在特定操作过程中运动模式与相关组件之间的影响作用。在后续的研究过程中，将构建了逐步建模的模型和其余的子系统模型进行对接，应用此方法，可以检查在整个模型中支持不同受力组件的叠加效果，并确定不同零件的特定操作条件。
结语：综上所述，多体动力学作为快速发展的高新技术领域之一，长期以来一直应用于机械工程领域，并在现代科学技术飞速发展的背景下呈现出各种发展趋势。它不仅用于智能识别和现代计算机技术，还用于智能机械和航空航天等行业。随着多体动力学的增强和扩展，在机械工程领域的应用越来越重要，成为机械工程创新的重要方向，其相关理论和应用研究在未来的机械工程中将更加完善，有助于推动机械工程领域的可持续发展。
参考文献
[1]李道力，于珈懿，高粼泽，刘浩，莫艳燕，宁今明.多体动力学在机械工程领域的应用[J].湖北农机化，2019（12）：33.
北京宜富思特科技发展有限责任公司 江苏 南京 210000