自动制孔系统振动控制器的设计与建模
发布时间：2021-03-30 17:03
由于固有刚度不足,机器人自动制孔系统在外界激励的作用下,会导致振动甚至颤振,严重影响制孔精度以及刀具使用寿命,因此对机器人自动制孔过程中的振动进行隔离至关重要。本文主要采用隔振加动力吸振的方法抑制从钻头传递到机器人末端执行器的轴向振动。在电主轴与末端执行器之间进行隔振器结构设计并为其建立模型;采用ADAMS对所设计结构进行运动学仿真,仿真结果显示所建模型准确。揭示出隔振器参数变化对机器人末端执行器绝对位移传递率的影响规律;仿真分析表明所设计振动控制器具有良好的隔振效果。
【文章来源】：高技术通讯. 2020,30(02)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
机器人制孔系统振动控制器结构示意图
根据上述所设计的结构,将机器人自动制孔系统振动控制器简化为具有3自由度的弹簧质量阻尼振动系统,如图2所示。假设在m2处作用激振力F(t),根据牛顿运动定律分析运动情况,可得系统运动方程为
图3所示为振动控制器参数变化对机器人末端执行器绝对位移传率T的影响。为方便振动控制器参数分析,取α=1,t=0.51,k=0.86,ξ1=0.09, ξ2=0.07, ξ3=0.14,图3(a)为吸振器质量块m1与质量m2不同质量比的变化对末端执行器绝对位移传递率的影响。由图可以看出,随着吸振器质量的增加,末端执行器一阶共振频率减小,而一阶共振频率所对应的峰值振幅倍率增大,二阶共振频率增大,而二阶共振频率所对应的峰值振幅倍率减小,三阶共振频率减小,而三阶共振频率所对应的峰值振幅倍率增大。取μ=0.6,其他参数不变,图3(b)为吸振器频率ω1与隔振器频率ω2不同频率比变化对末端执行器绝对位移传递率的影响。由图可知,随着吸振器频率的增加,末端执行器绝对位移传递率一阶共振频率减小,一阶共振频率所对应的峰值振幅倍率也减小,二阶共振频率减小,而二阶共振频率所对应的峰值振幅倍率增加,三阶共振频率基本不变,而三阶共振频率所对应的峰值振幅倍率减小。取α=1,μ=0.6,t=0.51,ξ1=0.09,ξ2=0.07,ξ3=0.14,图3(c)为质量m2与质量m3不同质量比变化对末端执行器绝对位移传递率的影响。由图可知,随着质量m2的增加,机器人末端执行器一阶、二阶、三阶共振频率所对应的峰值振幅倍率都增大。取k=0.86,其他参数不变,图3(d)为隔振器频率ω2与频率ω3不同频率比变化对末端执行器绝对位移传递率的影响。由图可知,随着频率ω2的增大,末端执行器绝对位移传递率一阶、二阶、三阶共振频率所对应的峰值振幅倍率都增加。
【参考文献】：
期刊论文
[1]宽频带多重动力吸振器薄壁件铣削振动控制[J]. 王民,刘宇男,昝涛,高相胜,张彦琳. 振动与冲击. 2018(10)
[2]磁悬浮式动力吸振器减振性能的研究[J]. 金超武,王璠,汪蕾,唐茂,李国畅. 振动工程学报. 2017(06)
[3]基于粒子群算法的被动分数阶汽车悬架参数优化设计[J]. 游浩,申永军,杨绍普. 振动与冲击. 2017(16)
[4]采用多目标遗传算法对五自由度车辆振动模型优化[J]. 黄小兵. 机械设计与制造. 2017(08)
[5]非线性被动隔振的若干进展[J]. 陆泽琦,陈立群. 力学学报. 2017(03)
[6]非线性粘滞阻尼器系统的刚性性质与动力时程分析[J]. 陈建兵,曾小树,彭勇波. 工程力学. 2016(07)
[7]悬臂梁动力吸振器在舰艇变流机组上的应用研究[J]. 庞天照,何其伟,代振. 中国修船. 2015(04)
[8]基于遗传模拟退火算法的汽车动力总成悬置系统优化设计[J]. 严小俊,蒋伟康,曹诚. 振动与冲击. 2014(23)
[9]内置式双减振镗杆动力学模型参数优化[J]. 罗红波,李伟,唐才学. 四川大学学报(工程科学版). 2012(05)
[10]模型结构的压电摩擦阻尼减振控制试验研究[J]. 赵大海,李宏男. 振动与冲击. 2011(06)
本文编号：3109836
【文章来源】：高技术通讯. 2020,30(02)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
机器人制孔系统振动控制器结构示意图
根据上述所设计的结构,将机器人自动制孔系统振动控制器简化为具有3自由度的弹簧质量阻尼振动系统,如图2所示。假设在m2处作用激振力F(t),根据牛顿运动定律分析运动情况,可得系统运动方程为
图3所示为振动控制器参数变化对机器人末端执行器绝对位移传率T的影响。为方便振动控制器参数分析,取α=1,t=0.51,k=0.86,ξ1=0.09, ξ2=0.07, ξ3=0.14,图3(a)为吸振器质量块m1与质量m2不同质量比的变化对末端执行器绝对位移传递率的影响。由图可以看出,随着吸振器质量的增加,末端执行器一阶共振频率减小,而一阶共振频率所对应的峰值振幅倍率增大,二阶共振频率增大,而二阶共振频率所对应的峰值振幅倍率减小,三阶共振频率减小,而三阶共振频率所对应的峰值振幅倍率增大。取μ=0.6,其他参数不变,图3(b)为吸振器频率ω1与隔振器频率ω2不同频率比变化对末端执行器绝对位移传递率的影响。由图可知,随着吸振器频率的增加,末端执行器绝对位移传递率一阶共振频率减小,一阶共振频率所对应的峰值振幅倍率也减小,二阶共振频率减小,而二阶共振频率所对应的峰值振幅倍率增加,三阶共振频率基本不变,而三阶共振频率所对应的峰值振幅倍率减小。取α=1,μ=0.6,t=0.51,ξ1=0.09,ξ2=0.07,ξ3=0.14,图3(c)为质量m2与质量m3不同质量比变化对末端执行器绝对位移传递率的影响。由图可知,随着质量m2的增加,机器人末端执行器一阶、二阶、三阶共振频率所对应的峰值振幅倍率都增大。取k=0.86,其他参数不变,图3(d)为隔振器频率ω2与频率ω3不同频率比变化对末端执行器绝对位移传递率的影响。由图可知,随着频率ω2的增大,末端执行器绝对位移传递率一阶、二阶、三阶共振频率所对应的峰值振幅倍率都增加。
【参考文献】：
期刊论文
[1]宽频带多重动力吸振器薄壁件铣削振动控制[J]. 王民,刘宇男,昝涛,高相胜,张彦琳. 振动与冲击. 2018(10)
[2]磁悬浮式动力吸振器减振性能的研究[J]. 金超武,王璠,汪蕾,唐茂,李国畅. 振动工程学报. 2017(06)
[3]基于粒子群算法的被动分数阶汽车悬架参数优化设计[J]. 游浩,申永军,杨绍普. 振动与冲击. 2017(16)
[4]采用多目标遗传算法对五自由度车辆振动模型优化[J]. 黄小兵. 机械设计与制造. 2017(08)
[5]非线性被动隔振的若干进展[J]. 陆泽琦,陈立群. 力学学报. 2017(03)
[6]非线性粘滞阻尼器系统的刚性性质与动力时程分析[J]. 陈建兵,曾小树,彭勇波. 工程力学. 2016(07)
[7]悬臂梁动力吸振器在舰艇变流机组上的应用研究[J]. 庞天照,何其伟,代振. 中国修船. 2015(04)
[8]基于遗传模拟退火算法的汽车动力总成悬置系统优化设计[J]. 严小俊,蒋伟康,曹诚. 振动与冲击. 2014(23)
[9]内置式双减振镗杆动力学模型参数优化[J]. 罗红波,李伟,唐才学. 四川大学学报(工程科学版). 2012(05)
[10]模型结构的压电摩擦阻尼减振控制试验研究[J]. 赵大海,李宏男. 振动与冲击. 2011(06)
本文编号：3109836
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