含轴承间隙的机构动力学模拟及控制问题研究
发布时间：2020-12-19 12:57
随着科技的快速发展,对机械系统的稳定性与可靠性的要求越来越高,而间隙会降低机构的稳定性与运动精度,为了降低间隙对机构的影响,通常会对机构进行润滑或者控制。但是,含润滑关节间隙的动力学特性比较复杂,对其进行系统建模、数值计算和动态仿真的难度都很大,同时关于含润滑间隙机构控制问题的研究比较少。针对此类问题,本文就如何简单、高效的求解含润滑间隙旋转铰链机构的动态特性,提出了一种新的思路,以曲柄滑块机构为例,讨论间隙、润滑对多体机构动态特性的影响,并进一步对含润滑机构进行误差分析和运动补偿控制。本文主要的内容如下:(1)本文详细的介绍了国内外关于含间隙机构的研究现状,进一步对关节间隙进行了描述,包括间隙的建模方法、间隙的矢量模型与数学模型、间隙处的接触碰撞力模型与摩擦力模型、以及考虑润滑时的流体动力学模型。本文以含间隙曲柄滑块机构为例,采用二状态模型建立关节间隙的矢量模型和数学模型,进一步把关节间隙引入到机构中并建立其运动学与动力学方程。利用Simulink动态仿真工具设计出含间隙曲柄滑块机构的动态仿真模型,得到其动态特性并与理想机构的动态特性进行对比分析,其结果表明:间隙的存在使得滑块加速度...
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景与意义
1.3 国内外相关研究
1.3.1 含间隙机构的建模方法
1.3.2 接触碰撞动力学现状
1.3.3 含间隙机构动力学研究现状
1.3.4 含润滑机构的动力学研究现状
1.3.5 含间隙机构的控制方法研究现状
1.4 本文的主要内容
第二章 间隙的动力学模型
2.1 间隙描述方法
2.2 间隙的数学模型
2.3 关节间隙的力学模型
2.3.1 法向接触碰撞力模型
2.3.2 切向接触摩擦力模型
2.3.3 流体动力学模型
2.4 本章小结
第三章 考虑干摩擦的间隙机构动力学分析
3.1 引言
3.2 含间隙机构的动力学建模方法
3.2.1 运动副元素的相对运动状态
3.2.2 间隙处的接触力模型
3.2.3 牛顿-欧拉方程建模方法
3.3 以含间隙曲柄滑块机构为例建立动力学模型
3.3.1 运动学方程
3.3.2 动力学方程
3.4 建立Simulink仿真模型
3.4.1 Simulink简介
3.4.2 Simulink仿真模型
3.4.3 仿真结果
3.5 机构参数对机构动态特性的影响
3.5.1 不同间隙值对机构的影响
3.5.2 曲柄转速对机构的影响
3.6 本章总结
第四章 考虑润滑的间隙机构动力学分析
4.1 引言
4.2 建立含润滑间隙机构的动力学方程
4.2.1 运动学方程
4.2.2 雷诺方程
4.2.3 动力学方程
4.3 建立Simulink仿真模型
4.3.1 Simulink仿真模型
4.3.2 仿真结果
4.4 机构参数对机构动态特性的影响
4.4.1 间隙大小对机构动态特性的影响
4.4.2 流体粘度对机构动态特性的影响
4.4.3 曲柄转速对机构动态特性的影响
4.5 总结
第五章 含润滑机构的运动补偿控制
5.1 前言
5.2 建立PID模型
5.2.1 PID数学模型
5.2.2 PID控制器的Simulink模型
5.3 含润滑间隙曲柄滑块机构的运动补偿控制
5.3.1 含润滑间隙曲柄滑块机构的运动误差
5.3.2 建立Simulink仿真模型
5.3.3 仿真结果
5.4 本章小结
全文总结
参考文献
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑关节润滑的平面机械系统动力学分析[J]. 师平,白亚琼. 机械传动. 2015(07)
[2]多体系统动力学碰撞问题研究综述[J]. 董富祥,洪嘉振. 力学进展. 2009(03)
[3]面向虚拟样机的机构间隙旋转铰建模与动力学仿真[J]. 时兵,金烨. 机械工程学报. 2009(04)
[4]含间隙连杆机构非线性行为研究[J]. 王国庆,刘宏昭,何长安. 机械设计. 2005(03)
[5]多柔体系统碰撞动力学研究综述[J]. 刘才山,陈滨. 力学进展. 2000(01)
[6]机械手的神经网络自适应滑动模控制器设计[J]. 孙富春,孙增圻,尔联结. 航空学报. 1997(02)
[7]关于Kane方程[J]. 陈滨. 力学学报. 1984(03)
博士论文
[1]多关节机器人鲁棒跟踪控制策略研究[D]. 王三秀.浙江工业大学 2015
[2]考虑铰间间隙的机构动力学特性研究[D]. 白争锋.哈尔滨工业大学 2011
[3]600MW超临界汽轮机再热主汽阀门动力学建模与虚拟样机研究[D]. 时兵.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]考虑关节间隙和润滑的单个旋转铰机构动力学特性分析[D]. 李勇.燕山大学 2016
[2]考虑运动副间隙的曲柄滑块机构动力学建模与分析[D]. 张游.哈尔滨工业大学 2013
[3]曲柄滑块机构运动误差分析及其补偿控制研究[D]. 薛邵文.南华大学 2012
[4]基于SIMULINK的含间隙机构动力学仿真及可靠性研究[D]. 杨倩.青岛大学 2005
本文编号：2925941
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景与意义
1.3 国内外相关研究
1.3.1 含间隙机构的建模方法
1.3.2 接触碰撞动力学现状
1.3.3 含间隙机构动力学研究现状
1.3.4 含润滑机构的动力学研究现状
1.3.5 含间隙机构的控制方法研究现状
1.4 本文的主要内容
第二章 间隙的动力学模型
2.1 间隙描述方法
2.2 间隙的数学模型
2.3 关节间隙的力学模型
2.3.1 法向接触碰撞力模型
2.3.2 切向接触摩擦力模型
2.3.3 流体动力学模型
2.4 本章小结
第三章 考虑干摩擦的间隙机构动力学分析
3.1 引言
3.2 含间隙机构的动力学建模方法
3.2.1 运动副元素的相对运动状态
3.2.2 间隙处的接触力模型
3.2.3 牛顿-欧拉方程建模方法
3.3 以含间隙曲柄滑块机构为例建立动力学模型
3.3.1 运动学方程
3.3.2 动力学方程
3.4 建立Simulink仿真模型
3.4.1 Simulink简介
3.4.2 Simulink仿真模型
3.4.3 仿真结果
3.5 机构参数对机构动态特性的影响
3.5.1 不同间隙值对机构的影响
3.5.2 曲柄转速对机构的影响
3.6 本章总结
第四章 考虑润滑的间隙机构动力学分析
4.1 引言
4.2 建立含润滑间隙机构的动力学方程
4.2.1 运动学方程
4.2.2 雷诺方程
4.2.3 动力学方程
4.3 建立Simulink仿真模型
4.3.1 Simulink仿真模型
4.3.2 仿真结果
4.4 机构参数对机构动态特性的影响
4.4.1 间隙大小对机构动态特性的影响
4.4.2 流体粘度对机构动态特性的影响
4.4.3 曲柄转速对机构动态特性的影响
4.5 总结
第五章 含润滑机构的运动补偿控制
5.1 前言
5.2 建立PID模型
5.2.1 PID数学模型
5.2.2 PID控制器的Simulink模型
5.3 含润滑间隙曲柄滑块机构的运动补偿控制
5.3.1 含润滑间隙曲柄滑块机构的运动误差
5.3.2 建立Simulink仿真模型
5.3.3 仿真结果
5.4 本章小结
全文总结
参考文献
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑关节润滑的平面机械系统动力学分析[J]. 师平,白亚琼. 机械传动. 2015(07)
[2]多体系统动力学碰撞问题研究综述[J]. 董富祥,洪嘉振. 力学进展. 2009(03)
[3]面向虚拟样机的机构间隙旋转铰建模与动力学仿真[J]. 时兵,金烨. 机械工程学报. 2009(04)
[4]含间隙连杆机构非线性行为研究[J]. 王国庆,刘宏昭,何长安. 机械设计. 2005(03)
[5]多柔体系统碰撞动力学研究综述[J]. 刘才山,陈滨. 力学进展. 2000(01)
[6]机械手的神经网络自适应滑动模控制器设计[J]. 孙富春,孙增圻,尔联结. 航空学报. 1997(02)
[7]关于Kane方程[J]. 陈滨. 力学学报. 1984(03)
博士论文
[1]多关节机器人鲁棒跟踪控制策略研究[D]. 王三秀.浙江工业大学 2015
[2]考虑铰间间隙的机构动力学特性研究[D]. 白争锋.哈尔滨工业大学 2011
[3]600MW超临界汽轮机再热主汽阀门动力学建模与虚拟样机研究[D]. 时兵.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]考虑关节间隙和润滑的单个旋转铰机构动力学特性分析[D]. 李勇.燕山大学 2016
[2]考虑运动副间隙的曲柄滑块机构动力学建模与分析[D]. 张游.哈尔滨工业大学 2013
[3]曲柄滑块机构运动误差分析及其补偿控制研究[D]. 薛邵文.南华大学 2012
[4]基于SIMULINK的含间隙机构动力学仿真及可靠性研究[D]. 杨倩.青岛大学 2005
本文编号：2925941
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