过约束空间RCCR机构受力分析

发布时间：2017-03-30 04:14

  本文关键词：过约束空间RCCR机构受力分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：空间RCCR机构是一个研究多年的课题。该机构不仅结构简单,构件数目少,低副连接,便于制造装配,而且其多对传力杆相互等效平行,这为该机构提供广泛应用的潜在可能性,这也是我们课题组多年来致力于研究该机构系列的受力情况的原因所在。从最开始虞启辉对单对传力杆空间RCCR机构的运动和力进行了理论分析和仿真验证。我们知道了该机构传力杆运动为平动,传力杆的交接点(也就是示力副处)的运动轨迹是一个椭圆,该机构输入输出轴夹角可在0-180度内随意选择等一系列运动学规律,但其受力情况却不是很理想,在奇异点处存在无穷大约束力。接下来,牛清河针对这一缺陷,对等偏距三对传力杆空间RCCR机构进行了力学分析。虽然不存在运动奇异点和受力无穷大的问题,但在示力副约束力的理论求解过程考虑了杆长变形的影响,其求解曲线含有过多的弹性成分。针对多对传力杆空间RCCR机构存在的过约束问题,本文主要是利用在示力副处进行柔性化处理来补充变形协调方程来进行对示力副处的约束反力进行理论求解,并通过Solid Works中的Motion插件对其进行仿真验证。并在此理论求解思路的基础上,分别在等偏距三对传力杆,不等偏距三对传力杆,多对杆(n对)的情况下分别对静约束反力,动约束反力进行讨论求解。最后以不等偏距三对传力杆空间RCCR机构为研究对象,考虑进去运动副处动摩擦(本文暂不考虑运动副处润滑条件下粘性摩擦的影响)的影响求解其示力副处的约束反力。仅在示力副处引入柔性假设,这种变形协调的求解思路更利于把握该机构的本质特性,相对于牛清河师兄的考虑杆长变形得到的理论求解结果,该方法得到的示力副处约束反力理论求解曲线和Solid Works仿真求解的曲线基本一致,没有那么多的弹性成分。不等偏距多对杆空间RCCR机构示力副静约束力与偏距相关,示力副处的静约束力幅值最大出现在偏距次最大的传力杆上。而在讨论示力副处动约束反力时,在等偏距的情况下传力杆的惯性力对示力副Z向约束力没有影响。在不等偏距的情况下,传力杆的质量,传力杆间夹角,偏距以及转速都会对示力副Z向约束力产生影响,最主要的是转速对其的影响。本文在理论上对多对传力杆空间RCCR机构示力副约束反力求解(其它运动副的约束反力可根据力平衡方程相应求出),基本已经涵盖过约束多对传力杆空间RCCR机构的各种情况,并通过Solid Works的Motion插件对其进行了相关的仿真验证,是对空间RCCR机构的力学分析的一个阶段性总结,为以后空间RCCR机构的设计和应用提供了理论支撑。
【关键词】：RCCR 机构 示力副 理论求解 仿真 柔性化处理
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 符号说明11-13
• 1 绪论13-21
• 1.1 空间RCCR机构研究进程13-14
• 1.2 应用前景14-17
• 1.3 本课题来源、研究目的和意义17-18
• 1.4 本文研究的主要内容18-21
• 2 示力副法和仿真分析的准备工作21-30
• 2.1 示力副法概述21-23
• 2.2 多对传力杆空间RCCR机构各个运动副约束反力的确定23-25
• 2.3 仿真分析准备工作25-30
• 2.3.1 仿真环境简介25-27
• 2.3.2 仿真模型的建立27-30
• 3 等偏距三对传力杆空间RCCR机构示力副静约束力30-42
• 3.1 等偏距三对传立杆空间RCCR机构及其坐标系30-33
• 3.2 柔性运动副假设与变形协调方程的建立33-35
• 3.3 示力副约束力求解35-37
• 3.4 考虑杆长变形的变形协调条件下求解37-39
• 3.5 仿真实验结果验证39-41
• 3.6 本章小结41-42
• 4 不等偏距三对传力杆空间RCCR机构示力副静约束力42-52
• 4.1 不等偏距三对传力杆空间RCCR机构及其坐标系42-44
• 4.2 柔性运动副处理和变形协调方程的建立44-46
• 4.3 示力副静约束力求解46-48
• 4.4 仿真实验结果验证48-50
• 4.5 本章小结50-52
• 5 多对传力杆空间RCCR机构示力副静约束力求解52-59
• 5.1 不等偏距多对杆空间RCCR机构及其坐标系52-53
• 5.2 多对杆RCCR机构示力副处Z向静约束力理论求解53-55
• 5.2.1 多对杆不等偏距情况下求解53-55
• 5.2.2 多对杆等偏距情况下求解55
• 5.3 多对传力杆空间RCCR机构示力副处Z向静约束力图解曲线55-58
• 5.3.1 不等偏距多对传力杆RCCR机构的Z向静约束力理论曲线55-57
• 5.3.2 等偏距多对传力杆RCCR机构的Z向静约束力理论曲线57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 6 多对传力杆空间RCCR机构示力副动约束力求解59-66
• 6.1 三对传力杆空间RCCR机构及其运动分析59-61
• 6.2 不等偏距空间RCCR机构惯性力下的动约束力61-64
• 6.3 等偏距RCCR机构惯性力下动约束力64
• 6.4 本章小结64-66
• 7 考虑运动副动摩擦情况下示力副约束力求解66-75
• 7.1 摩擦力的施加以及机构简图坐标系66-67
• 7.2 圆柱副处动摩擦对示力副处静约束力的影响67-70
• 7.3 圆柱副处动摩擦对示力副处动约束力的影响70-73
• 7.4 本章小结73-75
• 8 总结与展望75-78
• 8.1 总结75-76
• 8.2 课题创新点76
• 8.3 课题研究展望76-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 个人简历、在学期间发表学术论文及研究工作82

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本文编号：276201