含间隙机构动态特性分析与实验研究

发布时间：2017-05-07 15:08

  本文关键词：含间隙机构动态特性分析与实验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着机械科学的高速发展,高速度、高精度、高稳定性已成为现代机械的重要标志和发展方向。机械系统需要深入考虑的因素也越来越多,机构的弹性变形、制造和加工误差、摩擦磨损等因素造成的运动副间隙对机械设备性能产生极大影响,间隙的存在严重影响了机构的动态性能和精度,分析和消除由间隙给机构带来的负面影响已经成为机械科学重要的研究课题之一。本文以平面连杆机构为例,分析了间隙对于刚性连杆机构和弹性连杆机构动态性能的影响以及由间隙引起的振动对机构整体性能的影响。其主要工作内容如下:(1)总结了对运动副内间隙的不同描述方法及多体系统动力学的不同建模理论,对含间隙机构的不同数学模型进行了比较,并根据本文的研究内容选取适当的方法建立数学模型。(2)根据间隙描述的无质量杆法及“连续接触模型”建立了含间隙机构的动力学模型,从间隙值、曲柄转速两个方面对比分析了间隙对机构的角速度、角加速度、接触碰撞力、驱动力矩等动力学特性影响。(3)考虑杆件为弹性体,通过选取正确的坐标系,建立弹性连杆机构系统运动微分方程,分析间隙对弹性连杆机构动态特性的影响,并与刚体系统进行比较,分析间隙对不同系统的影响程度。(4)分析了由于机构中存在的间隙引起的振动对机构整体性能的影响,分别分析了机构为刚体系统和弹性系统时不同情况下振动引起的震动力和震动力矩,并以震动力和震动力矩为优化目标,对含间隙机构的系统性能进行了优化平衡,降低了由间隙引起的振动对系统动态性能的影响。(5)设计并加工制造了一套含间隙曲柄摇杆机构,根据研究内容设计测量系统,利用实验研究验证了动态分析的结果。
【关键词】：曲柄摇杆机构 运动副间隙 多体系统动力学 动态特性 实验研究
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 间隙机构研究现状11-13
• 1.3 多体系统动力学研究现状13
• 1.4 机构力分析与平衡研究现状13-15
• 1.5 含间隙机构动态特性实验研究现状15-16
• 1.6 本文的主要研究内容16-17
• 第2章 含间隙机构动态特性分析17-36
• 2.1 引言17
• 2.2 间隙描述方法17-19
• 2.3 含间隙机构动力学分析方法19-23
• 2.3.1 以牛顿经典力学和二状态模型推导机构动力学方程19-21
• 2.3.2 用拉格朗日方程和三状态模型推导机构的动力学方程21-23
• 2.3.3 用连续接触模型推导机构的动力学方程23
• 2.4 含间隙机构动力学模型的建立23-26
• 2.5 含间隙连杆机构动态特性分析26-35
• 2.5.1 间隙尺寸对机构动态特性的影响29-32
• 2.5.2 曲柄转速对机构动态特性的影响32-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第3章 含间隙弹性连杆机构动态特性分析36-47
• 3.1 引言36
• 3.2 含间隙弹性连杆机构的仿真分析36-39
• 3.2.1 弹性体及模态分析36-37
• 3.2.2 微分方程37-39
• 3.3 含间隙弹性连杆机构的动态特性39-46
• 3.3.1 间隙对弹性连杆机构动态特性的影响39-43
• 3.3.2 曲柄转速对弹性连杆机构动态特性的影响43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 含间隙机构的平衡优化47-54
• 4.1 引言47
• 4.2 含间隙机构的震动力和震动力矩47-48
• 4.3 含间隙机构平衡优化的目标48-49
• 4.4 以震动力和震动力矩为优化目标的平衡优化49-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 含间隙机构的实验研究54-62
• 5.1 引言54
• 5.2 实验系统简介54-58
• 5.2.1 曲柄摇杆机构55-56
• 5.2.2 测量系统56-57
• 5.2.3 数据采集57-58
• 5.3 含间隙曲柄摇杆机构实验58-61
• 5.3.1 不同间隙值的实验59-60
• 5.3.2 不同曲柄转速的实验60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果66-67
• 致谢67-68
• 作者简介68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 阎绍泽;航天器中含间隙机构非线性动力学问题及其研究进展[J];动力学与控制学报;2004年02期

2 马兴瑞;于登云;孙京;胡成威;;空间飞行器展开与驱动机构研究进展[J];宇航学报;2006年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 白争锋;考虑铰间间隙的机构动力学特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 马超;高精度空间飞行器动力学集成建模方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

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本文编号：350069