考虑减速机构间隙的机械臂动力学建模与分析
发布时间：2020-12-14 18:26
行星减速机构作为机械臂系统中常用的减速关节，在传动过程中必须保留一定的齿侧间隙，以保障系统正常工作。而减速机构中齿侧间隙、时变啮合刚度等非线性因素的存在，使机械臂系统表现出很强的非线性动力学特性。由于减速机构的动态特性影响到机械臂系统的定位精度等工作性能，本文对含减速机构间隙的机械臂系统进行了动力学建模与分析，研究了不同因素对机械臂系统动力学特性的影响，为机械臂的振动控制提供理论依据。本文以采用行星齿轮减速机构的单杆机械臂为研究对象，综合考虑了减速机构间隙、时变啮合刚度、机械臂柔性等因素，利用集中质量法建立行星齿轮减速机构动力学模型，基于Euler-Bernoulli梁假设讨论柔性机械臂的弹性变形，利用Lagrange方程建立系统的运动微分方程，并用ADAMS多步积分方法对方程进行求解。基于建立的模型，以能量收敛程度为标准，引入模态截取的能量判据，研究了不同工况下各因素对系统模态截取收敛性的影响，明确了各参数对系统收敛所需模态数的影响规律，为系统模型降阶以及后续动力学分析提供依据。利用非线性动力学分析方法分析了齿侧间隙等因素对系统动力学特性的影响，分析结果表明：间隙对系统响应影响显著，...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
插图清单
表格清单
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 课题研究目的与意义
1.3 柔性机械臂系统动力学研究现状
1.3.1 柔性机械臂动力学建模理论研究概况
1.3.2 柔性机械臂系统动力学分析及实验研究
1.4 本文研究的主要内容
第二章 考虑减速机构间隙的机械臂系统动力学建模
2.1 引言
2.2 含间隙行星减速机构建模
2.2.1 含间隙减速机构的物理模型
2.2.2 含间隙行星减速机构动力学微分方程
2.3 柔性机械臂变形描述
2.3.1 柔性体变形的描述方法概述
2.3.2 基于假设模态法的柔性臂变形描述
2.4 考虑减速机构间隙的柔性机械臂系统动力学建模
2.4.1 考虑减速机构间隙的机械臂系统物理模型的建立
2.4.2 系统微分方程的建立
2.4.3 系统微分方程无量纲化
2.4.4 不同工况下的机械臂动力学模型
2.4.5 机械臂定位误差计算
2.5 本章小结
第三章 柔性机械臂系统模型降阶研究
3.1 引言
3.2 模型降阶评价准则的建立
3.2.1 模型降阶评价准则的建立
3.2.2 模型降阶准则的对比验证
3.3 各因素对机械臂系统模型降阶影响分析
3.3.1 间隙对系统模型降阶的影响
3.3.2 激励频率对系统模型降阶的影响
3.3.3 负载对系统截取模态收敛性的影响
3.4 本章小结
第四章 含减速机构间隙的机械臂系统动力学响应分析
4.1 引言
4.2 机械臂系统非线性运动特性分析方法
4.2.1 时间历程图和相图
4.2.2 Poincare 截面和频谱分析
4.3 含减速机构间隙的机械臂系统动力学响应分析
4.3.1 间隙变化对机械臂系统动力学影响分析
4.3.2 激励频率变化对机械臂系统动力学影响分析
4.3.3 机械臂柔性对减速机构动力学影响分析
4.4 本章小结
第五章 柔性机械臂的模态能量分布
5.1 引言
5.2 不同工况下模态能量研究
5.2.1 模态能量的定义
5.2.2 启动工况下模态能量的分布
5.2.3 急停工况下模态能量的分布
5.2.4 简谐激励下模态能量的分布
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]综合关节和杆件柔性的机械臂刚柔耦合建模与仿真[J]. 王斌锐,方水光,金英连. 农业机械学报. 2012(02)
[2]齿侧间隙对齿轮机构响应频率的影响研究[J]. 肖回鹏,罗欣,徐振高. 机械传动. 2011(03)
[3]大型空间机械臂关节动力学建模与分析研究[J]. 潘博,于登云,孙京. 宇航学报. 2010(11)
[4]基于Kane法的柔性机械臂系统动力学建模及其模态截取研究[J]. 孙占庚,金国光,常志,唐国潮. 天津工业大学学报. 2009(04)
[5]空间RRRP机械臂的刚柔耦合非线性动力学特性研究[J]. 王磊,王三民,牛治永. 振动与冲击. 2009(07)
[6]结构参数对双柔性臂的动力学性能影响的研究[J]. 何勇,袁茹,王三民. 振动与冲击. 2007(04)
[7]基于能量判据的柔性机械臂模型降阶[J]. 崔玲丽,张建宇,高立新,肖志权. 系统仿真学报. 2007(05)
[8]双连杆柔性机械臂的动力学仿真[J]. 郭军,李传辉,代桂成. 宇航学报. 2006(05)
[9]旋转运动柔性梁的假设模态方法研究[J]. 蔡国平,洪嘉振. 力学学报. 2005(01)
[10]计及环境特征的刚—柔机械臂动力学建模方法与理论研究[J]. 贠今天,王树新,郭福新,曹毅. 机器人. 2004(05)
博士论文
[1]刚—柔耦合问题与空间多杆柔性机械臂的动力学建模理论研究[D]. 陈思佳.南京理工大学 2012
硕士论文
[1]柔性机械臂的建模与控制研究[D]. 陈泽塔.西安电子科技大学 2012
[2]柔性机械臂的模态综合建模及其动力学分析[D]. 黄欢.浙江工业大学 2005
[3]多柔体系统动力学模型的降阶研究[D]. 施高萍.浙江工业大学 2004
本文编号：2916815
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
插图清单
表格清单
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 课题研究目的与意义
1.3 柔性机械臂系统动力学研究现状
1.3.1 柔性机械臂动力学建模理论研究概况
1.3.2 柔性机械臂系统动力学分析及实验研究
1.4 本文研究的主要内容
第二章 考虑减速机构间隙的机械臂系统动力学建模
2.1 引言
2.2 含间隙行星减速机构建模
2.2.1 含间隙减速机构的物理模型
2.2.2 含间隙行星减速机构动力学微分方程
2.3 柔性机械臂变形描述
2.3.1 柔性体变形的描述方法概述
2.3.2 基于假设模态法的柔性臂变形描述
2.4 考虑减速机构间隙的柔性机械臂系统动力学建模
2.4.1 考虑减速机构间隙的机械臂系统物理模型的建立
2.4.2 系统微分方程的建立
2.4.3 系统微分方程无量纲化
2.4.4 不同工况下的机械臂动力学模型
2.4.5 机械臂定位误差计算
2.5 本章小结
第三章 柔性机械臂系统模型降阶研究
3.1 引言
3.2 模型降阶评价准则的建立
3.2.1 模型降阶评价准则的建立
3.2.2 模型降阶准则的对比验证
3.3 各因素对机械臂系统模型降阶影响分析
3.3.1 间隙对系统模型降阶的影响
3.3.2 激励频率对系统模型降阶的影响
3.3.3 负载对系统截取模态收敛性的影响
3.4 本章小结
第四章 含减速机构间隙的机械臂系统动力学响应分析
4.1 引言
4.2 机械臂系统非线性运动特性分析方法
4.2.1 时间历程图和相图
4.2.2 Poincare 截面和频谱分析
4.3 含减速机构间隙的机械臂系统动力学响应分析
4.3.1 间隙变化对机械臂系统动力学影响分析
4.3.2 激励频率变化对机械臂系统动力学影响分析
4.3.3 机械臂柔性对减速机构动力学影响分析
4.4 本章小结
第五章 柔性机械臂的模态能量分布
5.1 引言
5.2 不同工况下模态能量研究
5.2.1 模态能量的定义
5.2.2 启动工况下模态能量的分布
5.2.3 急停工况下模态能量的分布
5.2.4 简谐激励下模态能量的分布
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]综合关节和杆件柔性的机械臂刚柔耦合建模与仿真[J]. 王斌锐,方水光,金英连. 农业机械学报. 2012(02)
[2]齿侧间隙对齿轮机构响应频率的影响研究[J]. 肖回鹏,罗欣,徐振高. 机械传动. 2011(03)
[3]大型空间机械臂关节动力学建模与分析研究[J]. 潘博,于登云,孙京. 宇航学报. 2010(11)
[4]基于Kane法的柔性机械臂系统动力学建模及其模态截取研究[J]. 孙占庚,金国光,常志,唐国潮. 天津工业大学学报. 2009(04)
[5]空间RRRP机械臂的刚柔耦合非线性动力学特性研究[J]. 王磊,王三民,牛治永. 振动与冲击. 2009(07)
[6]结构参数对双柔性臂的动力学性能影响的研究[J]. 何勇,袁茹,王三民. 振动与冲击. 2007(04)
[7]基于能量判据的柔性机械臂模型降阶[J]. 崔玲丽,张建宇,高立新,肖志权. 系统仿真学报. 2007(05)
[8]双连杆柔性机械臂的动力学仿真[J]. 郭军,李传辉,代桂成. 宇航学报. 2006(05)
[9]旋转运动柔性梁的假设模态方法研究[J]. 蔡国平,洪嘉振. 力学学报. 2005(01)
[10]计及环境特征的刚—柔机械臂动力学建模方法与理论研究[J]. 贠今天,王树新,郭福新,曹毅. 机器人. 2004(05)
博士论文
[1]刚—柔耦合问题与空间多杆柔性机械臂的动力学建模理论研究[D]. 陈思佳.南京理工大学 2012
硕士论文
[1]柔性机械臂的建模与控制研究[D]. 陈泽塔.西安电子科技大学 2012
[2]柔性机械臂的模态综合建模及其动力学分析[D]. 黄欢.浙江工业大学 2005
[3]多柔体系统动力学模型的降阶研究[D]. 施高萍.浙江工业大学 2004
本文编号：2916815
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/2916815.html
