考虑铰间间隙的3-RPR平面并联机构动力学特性研究

发布时间：2019-08-26 17:49

【摘要】：随着技术的不断进步与提高，高可靠性、高精度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越来越多。机械产品设计制造装配及运动摩擦磨损都会使运动副含有间隙，使机械精度、稳定性下降甚至失效。磨损对航天工业、军工等高标准、高性能产品的精度与动态特性等具有不利的影响，甚至能够使机构失效。因此针对机械系统中普遍存在的间隙现象，本文以含间隙3-RPR平面并联机构为例，深入进行分析研究。针对3-RPR平面并联机构中的含间隙转动副，建立了运动副间隙的数学描述和接触法向碰撞力与切向摩擦力模型，通过数学方法将间隙运动副之间的接触力合理的嵌入不考虑运动副间隙机构的动力学模型，得到了含间隙3-RPR平面并联机构的动力学模型。综合运用Pro/E和ADAMS软件构造含间隙3-RPR平面并联机构虚拟样机。采用Pro/E构造3-RPR平面并联机构的三维空间实体模型并导入ADAMS，定义材料属性、约束副、间隙碰撞副等，得到含间隙3-RPR平面并联机构样机模型。然后验证所建立模型的正确性，通过仿真手段详细分析了间隙半径、阻尼系数、摩擦系数、刚度系数、重力等对机构动态特性的影响。研究机构仿真结果得出如下结论：间隙对机构平台的轨迹影响较小，但对平台的动态性能有较大的影响。通过减小间隙半径、增大阻尼系数、增加摩擦等可以减小机构含间隙处的碰撞频率，从而有利于机构运动时趋于稳定。以含间隙3-RPR平面并联机构虚拟样机为基础，提取间隙副接触力和滑移速度等动力学仿真参数，结合磨损理论编制程序计算间隙副轴与轴承的动态磨损量，将磨损深度对应的添加到轴与轴承轮廓曲线上，重构了副元素轮廓曲线，，最后分析了磨损后间隙副处非规则间隙对机构运动平台动态特性的影响。得出如下结论：轴与轴承磨损后的非规则间隙对运动平台质心处位移、角度影响不大；对运动平台质心的速度、角速度有一定的不利影响；对运动平台质心处加速度、角加速度有较大的不利影响；磨损后轴与轴承之间的接触碰撞力增大。间隙运动副的磨损对机构的稳定运行是不利的。
【图文】：

转动副,方程,间隙

量长度固定的刚性构件，轴和轴套质量的假想杆（见图 1- 1 ），杆长由于机械系统的不断运动，假想杆解含间隙机械系统的动力学方程获想机构，可以采用拉格朗日方程建

模型图,模型,性质

2 ] ，也能用该模型研究含多间隙运动副机略了运动副中的许多物理参数，不能客撞状况，需要后续的深入研究。运动副的性质，文献 [ 13 ] [1 4 ] 通过合理组模型，也就是 M LS D 模型，如图 1- 2 所
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH112

【参考文献】