平面欠驱动五杆机构混沌运动的实验研究

发布时间：2017-07-18 00:23

  本文关键词：平面欠驱动五杆机构混沌运动的实验研究

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【摘要】：欠驱动机构是指机构中驱动构件数少于机构自由度数的一类机构。有研究表明,欠驱动机构的运动常常存在混沌现象,并且,混沌运动的出现与机构的输入运动转速之间有一定的关系。但是,此结论目前并没有得到实验的验证。因此,开展欠驱动机构的实验研究具有一定的理论和实际应用意义。 由于混沌运动对初始值非常敏感,而实验中又存在着大量的影响实验结果的因素,这也就使得欠驱动机构混沌运动的实验研究具有一些特殊性,开展实验的研究变得非常必要。然而,关于目前对欠驱动机构混沌运动的实验方法研究的报道并不多见。 针对这一现状,本文以欠驱动平而五杆机构为研究对象,对欠驱动机构的实验系统的建立、影响因素的排除、实验数据的采集和处理等问题进行了系统的研究。 本学位论文主要工作和研究成果如下： 在对平面五杆机构动力学分析和设计实验台的软硬件进行了深入研究的基础上,针对欠驱动机构的混沌运动问题,利用平面连杆机构动力学分析和设计实验台组建了实验系统,配置了TwinCAT System Manager、编制了数据处理PLC程序,设计了实验的操作流程。 对实验中可能出现的影响实验结果的因素进行了分析,并提出了相应的处理措施。为避免实验台的振动和杆件变形的影响,本文将实验输入转速限制在小于50r/min范围内；通过试验,排除了机构运动副间隙对实验结果造成影响的可能性。本文提出了将中值滤波与高斯滤波结合在一起的实验数据混合滤波方法,以降低数据中的噪声水平。 应用本文建立的实验系统和提出的方法,对输入转速小于50r/min范围内的欠驱动平面五杆机构的运动情况进行了研究。研究表明,当输入转速低于9.15r/min时,欠驱动五杆机构的运动为周期性运动；当输入转速高于15.44r/min时,机构运动为混沌运动；而当输入转速介于9.15r/min和15.44r/min之间时,机构的运动状态为周期性运动和混沌运动的交替呈现,机构处于混沌运动的边缘。 本文还利用SimMechanics对欠驱动平面五杆机构进行了仿真研究,并将得到的结果与实验研究结果进行了对比。对比结果表明,实验和仿真所得到的关十机构运动状态的结论基本吻合,说明本文所建立的实验系统和提出的方法是有效的,同时,本文的研究为欠驱动平面五杆机构的仿真模型的建立、深入开展对该机构运动的研究奠定了基础。
【关键词】：欠驱动机构 混沌 实验
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 研究的背景和意义12-13
• 1.2 研究的现状13-15
• 1.2.1 混沌现象及其研究方法13-14
• 1.2.2 混沌现象的实验研究14-15
• 1.3 本学位论文主要研究内容15-17
• 第2章 机构动力分析实验台及机构混沌实验系统的组建17-36
• 2.1 引言17
• 2.2 平面连杆机构动力学分析和设计实验台简介17-25
• 2.2.1 实验台的主体机构17-19
• 2.2.2 实验台的硬件系统19-22
• 2.2.3 实验台的软件系统22-25
• 2.3 欠驱动平面五杆机构实验系统的组建25-32
• 2.3.1 欠驱动平面五杆机构实验系统总成26
• 2.3.2 TWINCAT SYSTEM MANAGER的配置26-29
• 2.3.3 用于数据采集的TwINCAT PLC程序29-31
• 2.3.4 I/O通道的建立31-32
• 2.4 实验操作流程设计32-34
• 2.5 本章小结34-36
• 第3章 实验影响因素的分析与处理36-46
• 3.1 引言36
• 3.2 实验台的振动及杆件的形变对实验的影响36-37
• 3.3 运动副间隙对实验的影响37-41
• 3.4 实验数据的噪声分析及滤波41-45
• 3.4.1 常见的噪声种类及数学模型41-42
• 3.4.2 实验数据中的噪声分析42-43
• 3.4.3 实验数据的滤波方法43-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 欠驱动平面五杆机构运动的实验及结果46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 欠驱动平面五杆机构混沌运动实验及机构运动状态分析46-52
• 4.3 欠驱动平面五杆机构混沌运动的实验及结果分析52-61
• 4.3.1 实验的设计52-53
• 4.3.2 欠驱动五杆机构的实验结果及分析53-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 欠驱动平面五杆机构的动力学仿真62-71
• 5.1 引言62
• 5.2 仿真软件SIMMECHANICS简介62-63
• 5.3 欠驱动平面五杆机构的SIMMECHANICS建模63-66
• 5.4 机构运动仿真及其与实验研究结果的对比66-70
• 5.5 本章小结70-71
• 总结与展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士期间发表论文及科研成果77

【参考文献】

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本文编号：555266