多运动副间隙对机构动力学特性的影响

发布时间：2018-04-18 19:25

  本文选题：导杆滑块机构 + 多运动副间隙　； 参考：《郑州大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着医疗器械、宇航技术、机器人工程及精密机械等高精密技术的发展,工程实际应用对机械系统的精度要求越来越高,从而使得机械系统动力学要深入研究的影响因素也越来越多,运动副间隙就是其中之一。运动副间隙会使机构产生冲击和振动,增大了机构的运动误差,更破坏了机构的稳定性。因此研究运动副间隙对机构动力学特性的影响有极其重要的意义。本文以导杆滑块机构为研究对象,全面地分析多运动副间隙对机构动力学特性的影响。本文主要进行以下研究:首先,本文对近几十年来学者们提出的基于Hertz接触理论的接触碰撞力模型进行了对比分析,总结了它们的优缺点,明确了各种接触碰撞力模型的使用范围,为接触碰撞力模型的选择提供了理论依据。然后对含全运动副间隙的曲柄滑块机构进行了研究。利用动力学分析软件ADAMS对机构进行动力学计算分析,结果显示:全运动副间隙增加了机构震荡的次数,降低了机构的稳定性。紧接着,以导杆滑块机构为研究对象,分别考虑机构中末端移动副和中间移动副为含间隙的移动副,利用动力学分析软件ADAMS分别对这两种情形下的机构进行仿真分析,并将仿真结果与理想机构仿真结果进行比较以确定不同位置移动副间隙对机构动力学特性的影响。结果表明:与末端间隙移动副相比,中间间隙移动副所含间隙对机构输出速度,加速度和曲柄力矩有更大的影响,增加了机构的震荡次数和幅值,降低了机构的稳定性。最后,以导杆滑块机构为研究对象,分析多运动副间隙对机构动力学特性的影响。设定机构除驱动运动副外的六个运动副均为间隙运动副,对六个间隙运动副进行了组合,全面研究了间隙运动副数量、间隙运动副类型和间隙运动副位置对机构动力学性能的影响。结果表明,间隙运动副数量相同时,间隙运动副的类型或位置不同,间隙对机构的动力学性能影响也不同,此外,间隙运动副数量并不是单调性的影响机构动力学性能,即机构动力学性能并不单一的随间隙运动副数量的增多而变差。
[Abstract]:With the development of high precision technology, such as medical instruments, aerospace technology, robot engineering and precision machinery, the practical application of engineering requires more and more precision of mechanical system.Therefore, there are more and more factors that affect the mechanical system dynamics, among which the clearance of motion pair is one of them.The clearance of the motion pair will cause shock and vibration of the mechanism, increase the kinematic error of the mechanism, and destroy the stability of the mechanism.Therefore, it is of great significance to study the effect of the clearance of the motion pair on the dynamic characteristics of the mechanism.In this paper, the influence of the clearance of the multi-moving pair on the dynamic characteristics of the mechanism is analyzed comprehensively, taking the slider mechanism of the guide rod as the research object.This paper mainly studies the following: firstly, this paper compares and analyzes the contact collision force model based on Hertz contact theory proposed by scholars in recent decades, and summarizes their advantages and disadvantages.The range of use of various contact impact force models is clarified, which provides a theoretical basis for the selection of contact impact force models.Then the crank slider mechanism with full clearance of motion pair is studied.Dynamic analysis software ADAMS is used to calculate and analyze the mechanism. The results show that the clearance of the full motion pair increases the frequency of mechanism oscillation and reduces the stability of the mechanism.Then, taking the sliding-bar mechanism as the research object, the end moving pair and the middle moving pair of the mechanism are considered as the moving pairs with clearance respectively, and the mechanism under these two situations is simulated and analyzed by the dynamic analysis software ADAMS.The simulation results are compared with those of the ideal mechanism to determine the effect of the clearance of the moving pair in different positions on the dynamic characteristics of the mechanism.The results show that the clearance contained in the intermediate clearance pair has more influence on the output velocity, acceleration and crank moment than that of the terminal clearance moving pair, increases the oscillation frequency and amplitude of the mechanism, and reduces the stability of the mechanism.Finally, the influence of the clearance on the dynamic characteristics of the mechanism is analyzed by taking the slider mechanism of the guide rod as the research object.The six motion pairs except the driving motion pair are all clearance motion pairs. The six clearance motion pairs are combined, and the number of clearance motion pairs is studied comprehensively.The effect of the type of clearance motion pair and the position of clearance motion pair on the dynamic performance of the mechanism.The results show that when the number of clearance pairs is the same, the types or positions of clearance pairs are different, and the effect of clearance on the dynamic performance of the mechanism is also different. In addition, the number of clearance pairs does not affect the dynamic performance of the mechanism.That is to say, the dynamic performance of the mechanism is not single with the increase of the number of clearance motion pairs.
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH112

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本文编号：1769725