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筒型机构的间隙模型和参数辨识研究

发布时间:2018-07-11 10:53

  本文选题:间隙 + 接触碰撞 ; 参考:《南京理工大学》2012年硕士论文


【摘要】:在高速、重载、高精密的机械系统中运动副间隙对系统动力学响应有着重要影响,开展间隙动力学的理论、仿真与实验研究具有重要的工程价值。本文以某国防重点项目为研究背景,采用理论建模、实验测试和参数辨识相结合的研究方法,对含间隙的移动质量-悬臂梁、身管圆柱段-摇架衬套的动力学进行探讨研究。 以二状态法的非线性弹簧阻尼模型为间隙铰接触建模方法,利用接触弹塑性力学理论研究了计及间隙、材料属性的微小间隙转动副面-面精细接触模型,得到了静态的接触力与接触变形的非线性关系,并与传统的Hertz模型进行对比分析。 使用假设模态法离散Euler梁,建立了含间隙的移动刚体-悬臂梁横向耦合振动方程,编制了数值程序,分析了间隙、速度和接触力参数对动力学响应的影响。在ADAMS平台下使用柔体-刚体接触模型模拟身管圆柱段与摇架衬套之间的相互作用,由最小二乘拟合获取Impact接触力参数,建立了炮身后坐系统的多体动力学模型,进行了不同装配间隙下的数值计算,分析了间隙对接触碰撞和炮口扰动的影响。 搭建了测量机构间间隙的实验平台,完成了不同工况下的动态间隙测试。由间隙曲线可以间接地识别机构内碰撞的运动规律、副元素分离和碰撞的历程。数值计算的间隙曲线与测试结果相比一致性较好,验证了理论建模的正确性。 在理论计算和间隙实验研究的基础上,通过构建误差函数,使用遗传算法辨识了移动质量-悬臂梁之间的面-面接触的非线性弹簧阻尼系数;使用ADAMS/Insight的DOE优化法,辨识了身管与摇架衬套的配合间隙、动接触刚度等参数。由辨识所得的参数计算的间隙曲线与实验结果更加吻合。
[Abstract]:In high speed, heavy load and high precision mechanical systems, the clearance of the motion pair has an important influence on the dynamic response of the system. It is of great engineering value to carry out the theoretical, simulation and experimental research on the clearance dynamics. In this paper, based on the research background of a key project of national defense, the dynamics of moving mass cantilever beam with clearance, cylinder segment of body tube and rocker bushing are studied by using the method of theoretical modeling, experimental test and parameter identification. Taking the nonlinear spring damping model of the two-state method as the contact modeling method of the clearance hinge, the contact elasto-plastic mechanics theory is used to study the fine contact model of the micro-clearance rotating pair plane with the material properties. The nonlinear relationship between static contact force and contact deformation is obtained and compared with the traditional Hertz model. Using the assumed mode method to discretize Euler beam, the transverse coupling vibration equation of moving rigid-cantilever beam with clearance is established. A numerical program is developed to analyze the influence of clearance, velocity and contact force parameters on the dynamic response. Based on Adams platform, the interaction between cylinder segment of barrel and rocker bushing is simulated by using flexible body-rigid body contact model. The contact force parameters of impact are obtained by least square fitting, and the multi-body dynamics model of gun recoil system is established. The effects of clearance on contact collision and muzzle disturbance were analyzed. An experimental platform was set up to measure the gap between mechanisms, and the dynamic clearance was tested under different working conditions. The gap curve can indirectly identify the motion law of the collision in the mechanism, the separation of accessory elements and the course of collision. The calculated gap curve is consistent with the measured results, which verifies the correctness of the theoretical modeling. On the basis of theoretical calculation and gap experimental study, the nonlinear spring damping coefficient of surface-surface contact between moving mass and cantilever beam is identified by genetic algorithm by constructing error function, and DOE optimization method of Adams / Insight is used. The parameters such as fit clearance and dynamic contact stiffness between the tube and the rocker bushing are identified. The gap curve calculated from the identified parameters is in good agreement with the experimental results.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH113

【参考文献】

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本文编号:2114915

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