曲柄滑块机构动力学建模及其参数估计

发布时间：2020-07-03 01:59

【摘要】： 本文以包装机械产品中广泛应用的曲柄滑块机构为研究对象,对其进行了运动学和动力学的模型建立、计算机仿真研究以及对机构中的不确定参数的估计。目的是为了更好的研究曲柄滑块机构的运动规律和动力学特性,从而为曲柄滑块的动态设计打下坚实的基础。矩阵法是目前应用最为广泛的建立平面多刚体系统动力学方程的一种先进方法。矩阵法属于绝对坐标法,描述刚体的位置时采用刚体质心关于系统参考基的笛卡尔坐标;描述刚体的姿态时采用刚体关于系统参考基的一个转角。这个转角就是刚体转动的“实坐标”,也就是转角的一阶导数是刚体转动的角速度,二阶导数是刚体转动的角加速度。本文在分析了拉格朗日方程和哈密尔顿原理的基础上,以矩阵法建立了曲柄滑块机构系统的动力学方程,并对系统方程做了改进,即曲柄滑块机构的系统动力学方程直接用滑块的位移、速度和加速度三者的关系体现出来。接着分别用MATLAB和ADAMS软件对曲柄滑块机构进行了数值模拟和动力学模拟仿真,两者的仿真结果表明所建立系统动力学方程能正确反映曲柄滑块的运动规律和动力学特性。最后通过实验来研究曲柄滑块机构的运动规律和动力学特性,结果表明本文所建立的动力学模型的正确性。对于曲柄滑块机构中的不确定参数,本文选取了具有代表性的滑块和滑动面之间的摩擦系数和曲柄转盘质量作为估计对象。最小二乘法是处理参数估计问题最常用的方法之一,它的优点是可以平均掉测量噪声的影响,对于噪声和干扰有较好的鲁棒性。文中采用最小二乘的离散递推估计法,以较少的迭代次数得到了摩擦系数和曲柄转盘质量的实际值。数值结果表明本文提出的方法对于不确定参数的估计问题的处理是有效的,可以推广应用到其他机械机构的不确定参数的估计。
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH112
【图文】：

原理图,给料机,滑板,原理

扭结式裹包机中的产品夹持机构、扭结机构等；封灌机中的上压头、下托板、卷封滚轮等都是包装执行机构。曲柄滑块机构在包装执行机构中得到了广泛的应用。图1-1，图1-2和图1-3都是曲柄滑块机构在包装机械产品中的应用实例。图1-1和图1-2是两种不同的充填机的供送机构，图1-3是泡罩包装机的一种步进装置。图 1-1 柱塞式给料机原理简图1－物料存储仓；2－物料；3－柱塞；4－曲柄；

步进装置,推杆,夹持

【引证文献】