机构转动副间隙磨损研究及其在机构设计中的应用

发布时间：2020-09-29 10:37

　　机械装备中转动副间隙磨损是不可避免的。转动副间隙及其磨损导致的精度退化、震动、噪音等问题,直接影响着机械装备的稳定性和使用寿命。尤其是在长期工作后,转动副间隙随着磨损程度加深而变得越来越大,这些问题更加突出。现有的多体动力学转动副间隙磨损模型对于机构的磨损过程描述还不够完善,特别是描述力流传递——机构运动——转动副间隙磨损之间的相互影响过程的研究的还不是很透彻。无法建立转动副间隙磨损对机构性能退化的量化影响,使得设计者难以对机械装备的可靠性、寿命等进行分析,更无法对装备寿命进行准确预测以及对机构运动状态进行监测。本文针对一问题,基于多体动力学系统理论和间隙碰撞理论,研究转动副间隙其磨损及其对机构性能影响,具体工作如下:1)提出了一种转动副间隙磨损高效预测方法。该模型可以将机构的内在及外在因素包括进来,如摩擦系数、机构载荷、运动速度、零件材料性能等。同时,建立了转动副间隙磨损试验台以及试验方法,对本文转动副间隙磨损预测方法进行了验证。该试验机构具有高柔性、参数可调、操作简单、实验重复性高等优点。能够进行多种简易机构的磨损实验。利用该试验机构对模型的准确性进行验证,取得了较好的结果。2)针对不同材料在转动副中的磨损情况进行研究分析,基于转动副寿命考虑,提出了转动副材料优选方法。该方法以转动副中最大的磨损深度作为寿命评价指标,当最大磨损深度达到一定程度即可认为该转动副运动达不到要求。具有效率高、判断简单、计算量小等优点。对实际工程中转动副的选材提供了很好的参考依据。3)提出了低速机构转动副间隙磨损对机构精度性能影响的分析方法,进而获得不同位置的转动副间隙磨损对机构精度性能主次影响,最终确定对机构性能影响较大的转动副间隙磨损为关键薄弱环节。
【学位单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH112
【部分图文】：

机械装备,转动副,间隙,故障

在工程应用中，机械装备执行机构各部件之间的连接环节为最薄弱。备执行机构力流传递过程中，转动副作为各个部件最普遍的连接方式效往往最先从转动副处发生的。连杆机构转动副中经常存在磨损现象杆机构中的轴套和销的磨损，滑动轴承在安装后初期出现的剧烈磨损转动副在长期使用后，由于磨损使得机构出现性能退化、噪音、震动严重时甚至可能导致机构失效。在上述磨损导致的问题中，很大一部都只出现在机构中的某一零件上。这种磨损不均匀的情况在很大程度机构寿命。因此，研究铰接动态磨损过程及其对机械装备性能的影响机械装备产品可靠性，具有普遍意义。

转动副,间隙,轴套,销轴

图 2.1 转动副间隙销轴OjOi销轴套孔entδQjQiYXijriQrjQ图 2.2 销和轴套相碰撞图 2.2 所示为销和轴套相碰撞。点 O 为全局坐标系的原点。X—Y 表坐标系。Oir 和Ojr 表示销轴和轴套的轴心在全局坐标系下的位置。轴套和

实验系统

动态特性进行了实验验证，并发现了含间隙机构的三个运动状态，至今已有广泛应用。另外，国外学者 A.Tasora[35-36]在进行含间隙的丝杆机构试验的时候，将应变片贴在间隙部位，在机构运动过程中，通过测量应变，可以研究机构间隙的影响。中国学者靳春梅[37-38]设计并建立了一个含间隙的曲柄摇杆机构实验台，如图 3-8 所示，其原理也是利用加速度传感器来测量连杆中点的加速度响应，进而验证理论模型的正确性。图 3.5 Cheriyan 实验系统图 3.6 Khemili 实验

【参考文献】