曲柄群驱动机构动力学实验研究

发布时间：2017-09-09 11:02

  本文关键词：曲柄群驱动机构动力学实验研究

  更多相关文章： 曲柄群驱动机构 二副杆树系统 动平衡条件 虚拟样机 实验台 连杆断裂

【摘要】：曲柄群驱动机构一种实现多轴等速回转的新型传动机构,主要包括多个结构样式各异的曲柄构件和连杆桁架两部分。具有传动链短、生产效率高、机构紧凑及易制造等特点。但其实现动平衡较单个转子或常见连杆机构复杂,所有构件的不平衡质量会使机构运转中出现较大的振动和噪声,需将曲柄群机构、电机、每根传动轴等集成在动平衡实验台上,通过配重或引入弹性元件抵消机构不平衡量降低机构工作时传给实验台的振动。目前对平行轴系或冗余传动类系统动平衡理论和实验研究的文献并不多,主要是对单个刚性转子或柔性转子的动平衡分析,本文通过理论分析和实验验证主要做了以下三方面的研究工作。(1)深入讨论了将曲柄群机构视为一种平面连杆机构的动力学特性,选择线性独立矢量法、动量矩和质量矩相结合替代法、质量代换法等平面连杆机构动平衡方法对其摆动力和摆动力矩完全平衡进行分析,推导出了机构完全平衡的条件。(2)利用动力学分析软件对不同类型的曲柄群机构虚拟样机进行了动平衡条件验证与优劣分析,根据仿真结果选出最优的动平衡方案,并论述了机构中添加弹性原件对动平衡效果的影响。(3)在原有物理样机基础上,重新搭建了六曲柄群驱动机构动平衡实验台,选购了一套测试系统并设计出相应的实验方案,通过测量比较机构配重前后各曲柄固定转动副处水平及竖直的振动加速度大小,验证了曲柄群机构动平衡理论,并对实验过程中发现的问题提出了改进措施。本文根据曲柄群机构实际的工作情况,对其动平衡条件、虚拟样机仿真和实验测试做了较详尽的研究,使机构在满足运动学特点的基础上达到较理想的动力学平衡效果,为今后同类机构的动平衡理论创新和实验方案设计积累了一些经验,对机构工作性能的提高和实际应用奠定了一定基础。
【关键词】：曲柄群驱动机构 二副杆树系统 动平衡条件 虚拟样机 实验台 连杆断裂
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题的背景及研究意义10-12
• 1.2 国内外平面连杆机构平衡的研究现状12-13
• 1.3 本课题的主要工作及研究内容13-16
• 2 曲柄群驱动机构动平衡条件分析16-52
• 2.1 问题的提出16
• 2.2 曲柄群驱动机构动平衡的基本条件16-17
• 2.3 基于线性独立矢量法推导曲柄群驱动机构摆动力的完全平衡条件17-23
• 2.3.1 双曲柄机构摆动力的完全平衡17-19
• 2.3.2 三曲柄机构摆动力的完全平衡19-23
• 2.4 考虑转动副摩擦和曲柄弹性时机构动平衡条件分析23-33
• 2.4.1 曲柄群机构动态静力分析24-27
• 2.4.2 三曲柄群机构动态静力分析27-33
• 2.5 综合质量矩替代法和动量矩替代法推导动平衡条件33-44
• 2.5.1 曲柄群驱动机构质量矩替代法和动量矩替代法相结合进行动力平衡的基本思路33-34
• 2.5.2 连杆桁架的动量矩及其替代动量矩34-36
• 2.5.3 连杆桁架的质量矩及其替代质量矩分析36-38
• 2.5.4 曲柄群驱动机构摆动力完全平衡分析38-39
• 2.5.5 曲柄群驱动机构摆动力矩完全平衡条件39-42
• 2.5.6 应用实例42-44
• 2.6 利用质量代换法完全平衡曲柄群驱动机构的摆动力44-50
• 2.6.1 质量代换的条件45-46
• 2.6.2 将连杆桁架分解为独立杆件的质量代换法46-47
• 2.6.3 将连杆桁架视为整体的质量代换法47-50
• 2.7 本章小结50-52
• 3 曲柄群机构刚性体和刚柔耦合虚拟样机模型的动力学分析与曲柄结构形式的选择52-94
• 3.1 虚拟样机技术与MSC.ADAMS分析软件52-53
• 3.1.1 建立机械系统虚拟样机模型及仿真分析的基本过程52
• 3.1.2 虚拟样机分析软件MSC.ADAMS52-53
• 3.2 六曲柄群机构刚性体虚拟样机模型的动力学仿真分析53-59
• 3.3 曲柄群驱动机构配重曲柄结构样式的选择59-77
• 3.3.1 配重曲柄结构形式的优劣分析59-77
• 3.4 六曲柄群驱动机构刚-柔耦合虚拟样机模型的动力学仿真分析77-91
• 3.5 本章小结91-94
• 4 六曲柄群驱动机构动平衡实验研究94-112
• 4.1 引言94
• 4.2 动平衡实验设计94-96
• 4.3 动平衡实验台及软硬件测试设备96-101
• 4.3.1 实验台的主体机构96-97
• 4.3.2 实验台的硬件测试设备97-100
• 4.3.3 实验台软件系统的测量设置100-101
• 4.4 实验结果与分析101-111
• 4.5 本章小结111-112
• 5 实验台连杆断裂分析及改进结构112-128
• 5.1 有限元法与ANSYS软件112-114
• 5.1.1 有限单元法简介112-113
• 5.1.2 ANSYS软件及其结构分析113-114
• 5.2 连杆断裂情况概述114-115
• 5.3 连杆断口形貌分析115-116
• 5.4 连杆断裂原因分析116-117
• 5.5 断裂连杆线性屈曲分析—压杆稳定117-121
• 5.6 断裂连杆结构改进及线性屈曲分析121-124
• 5.7 曲柄群机构物理样机实验台其他改进措施124-126
• 5.7.1 使用关节轴承结构124-125
• 5.7.2 改变连杆和曲柄的连接方式125-126
• 5.8 本章小结126-128
• 6 全文总结和展望128-130
• 6.1 总结128-129
• 6.2 展望129-130
• 致谢130-132
• 参考文献132-138
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文138-140

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1 吴W，

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