含多个间隙铰的舵机传动系统动力学特性研究

发布时间：2022-01-03 00:43

　　为了满足舵机传动系统中铰链小间隙、大力载和大接触区域的特点,建立了一种适用于大面积接触碰撞过程且考虑非线性变刚度系数和轴承轴向尺寸的法向接触力模型。通过在不同间隙尺寸、恢复因数、初始碰撞速度和轴承轴向尺寸等各种工况下的仿真分析,验证模型的适用范围。进一步通过ADAMS软件中用户自定义子程序接口,将该接触力模型通过编译、链接嵌入舵机传动系统的动力学模型中,仿真结果表明:多个间隙铰下的系统动态响应并非单个间隙下响应的简单叠加,其相互耦合作用加剧了系统的振荡及非线性特性。该研究为含间隙铰飞行器的结构优化及控制策略设计提供理论参考。 

【文章来源】：西北工业大学学报. 2020,38(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

多体系统中间隙铰模型

分别取间隙尺寸为0.01 mm,0.1 mm,0.3 mm和0.5 mm,初始相对碰撞速度为0.5 m/s,恢复因数为0.7,轴承轴向尺寸为15 mm进行仿真分析,结果如图2及表1所示。结果表明:不同间隙尺寸下的接触力和接触深度在接触和分离的过程是非对称的,且随着间隙尺寸的增大非对称性越明显;间隙越大,最大接触深度越大,而最大接触力越小,接触力达到最大时的时刻与接触深度达到最大时的时刻均增大;不同间隙下的轴-轴承碰撞后分离速度不变,且基于改进的非线性接触力模型所得到实际接触时的恢复因数与理想恢复因数的误差均为4.286%,误差可控制在10%以内,即表示该模型不受间隙大小的限制且恢复因数误差不受间隙大小的影响。2) 不同恢复因数

分别取恢复因数为0.3～1,间隙尺寸为0.1 mm,初始相对碰撞速度为0.5 m/s,轴承轴向尺寸为15 mm进行仿真分析,结果如图3及表1所示。结果表明:恢复因数越大,最大接触深度越大,接触力达到最大时的时刻与接触深度达到最大时的时刻越大,其原因为:恢复因数越大,系统能量损耗越小,使得能量损耗较慢,由图3a)中接触和分离阶段包含的封闭环区域面积可看出这一现象,从而达到最大接触力和最大接触深度的时间越长;恢复因数越大,碰撞恢复过程越快,整体接触碰撞过程时间越短,该现象由表1中可看出;基于改进的非线性接触力模型所得到不同恢复因数下的实际恢复因数与理想恢复因数的误差均控制在10%以内,即表明该模型不受恢复因数大小的限制。

【参考文献】：
期刊论文
[1]运动副间隙耦合作用下平面剪式线性阵列可展结构的动力学分析[J]. 李博,王三民,袁茹,薛向珍.  西北工业大学学报. 2017(03)
[2]航天器中含间隙机构非线性动力学问题及其研究进展[J]. 阎绍泽.  动力学与控制学报. 2004(02)

硕士论文
[1]考虑铰链间隙的空气舵传动机构动力学建模及分析[D]. 李忠洪.哈尔滨工业大学 2015



本文编号：3565211