考慮運動副間隙的曲柄滑塊機構動力學建模與分析.pdf

1、隨著航天工業(yè)、高速列車、軍工、資源開采設備、醫(yī)療器械、工業(yè)自動化設備等行業(yè)的高速發(fā)展,高速度、高精度、高效能、低噪音、自動化、智能化已成為現(xiàn)代機械的重要標志和發(fā)展方向。機械系統(tǒng)需要深入考慮的因素越來越多,機構桿件彈性變形、制造和加工誤差、摩擦磨損等因素造成運動副間隙對機器工作性能產(chǎn)生極大影響,間隙是引起機械系統(tǒng)機械精度、穩(wěn)定性下降甚至失效的重要元素。因此針對機械系統(tǒng)中普遍存在的間隙現(xiàn)象,本文以含間隙曲柄滑塊機構為例,深入進行分析研究,為

2、含間隙機構設計、可靠性分析、穩(wěn)定控制提供理論基礎,主要包括以下內容:
　　本文引入平面多體系統(tǒng)中轉動副和移動副間隙描述的數(shù)學模型,為含間隙曲柄滑塊機構運動學和動力學分析提供簡潔明了的表達方式。
　　重點分析了間隙運動副接觸碰撞過程,對傳統(tǒng)的接觸碰撞力模型進行了系統(tǒng)的分析與比較,其中涉及 Kelvin-Voigt粘彈性模型、Hertz非線性彈性碰撞力模型、非線性彈簧阻尼碰撞力模型、修正混合接觸碰撞力模型,對其進行仿真分析,得出

3、修正混合接觸碰撞力模型最接近實際接觸碰撞動態(tài)特性,為之后動力學分析做了準備。
　　根據(jù)以上分析以含雙轉動副間隙和含移動副間隙的曲柄滑塊機構為研究對象,根據(jù)間隙數(shù)學描述,采用牛頓-歐拉法,在運動副元素接觸碰撞的判定條件指導下,實現(xiàn)修正混合接觸碰撞力模型與所建動力學方程的對接,減少方程中的未知參數(shù)滿足了數(shù)值仿真的需求。
　　最后針對之前所建立動力學模型,分別采用 Matlab\Similink數(shù)值仿真和商業(yè)軟件ADAMS仿真,通