發(fā)布時(shí)間：2020-08-11 07:11

【摘要】：隨著現(xiàn)代機(jī)械結(jié)構(gòu)不斷向高性能方向的發(fā)展,機(jī)械系統(tǒng)的可靠性、精度以及使用壽命逐漸成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。鉸接副廣泛應(yīng)用在機(jī)械結(jié)構(gòu)中,但其不可避免存在間隙,特別是不均勻磨損導(dǎo)致間隙發(fā)生變化,對(duì)機(jī)構(gòu)的可靠性、運(yùn)動(dòng)精度以及使用壽命具有不可忽視的影響。本文深入研究了鉸接副間隙以及磨損對(duì)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的影響。主要完成了以下工作:(1)對(duì)傳統(tǒng)Winkler接觸模型進(jìn)行改進(jìn),并基于該接觸模型構(gòu)建了含間隙機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型。針對(duì)傳統(tǒng)Winkler接觸模型在沒(méi)有考慮接觸碰撞過(guò)程中能量損耗方面的不足,通過(guò)引入阻尼系數(shù)和相對(duì)碰撞速度來(lái)考慮接觸碰撞過(guò)程中能量損耗,得到了改進(jìn)Winkler接觸模型。通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了該模型能更好地描述實(shí)際接觸碰撞過(guò)程。進(jìn)而結(jié)合含間隙鉸接副運(yùn)動(dòng)學(xué)描述,建立了考慮鉸間間隙的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程,為進(jìn)一步分析含間隙機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性奠定了基礎(chǔ)。(2)基于改進(jìn)Winkler接觸模型開(kāi)發(fā)了適用于復(fù)雜接觸情況的ADAMS接觸力子程序,并進(jìn)行含間隙機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性分析。針對(duì)ADMAS自帶的接觸力模型僅適用于簡(jiǎn)單接觸情況,無(wú)法完成復(fù)雜接觸情況下接觸力計(jì)算,基于改進(jìn)Winkler接觸模型開(kāi)發(fā)了接觸力子程序,并嵌入到多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS中,以含間隙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真。并從多個(gè)角度(間隙大小、含間隙鉸接副個(gè)數(shù)、摩擦和曲柄轉(zhuǎn)速)分析了鉸接副間隙對(duì)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的影響。(3)實(shí)現(xiàn)了含間隙鉸接副磨損預(yù)測(cè),并分析了磨損導(dǎo)致的間隙變化對(duì)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的影響�；诟倪M(jìn)Winkler接觸模型和Archard磨損模型建立了間隙鉸磨損預(yù)測(cè)模型,開(kāi)發(fā)了磨損預(yù)測(cè)程序,進(jìn)而在動(dòng)力學(xué)仿真的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)鉸接副磨損規(guī)律的預(yù)測(cè)。為實(shí)現(xiàn)磨損后表面輪廓重構(gòu),本文提出了一種在ADAMS中通過(guò)接觸力子程序間接實(shí)現(xiàn)表面輪廓重構(gòu)的方法,并在上述研究工作的基礎(chǔ)上,分析了磨損對(duì)鉸接副接觸碰撞力、滑塊速度和加速度的影響。結(jié)果表明:含間隙鉸接副的非規(guī)則磨損導(dǎo)致鉸接副元素的碰撞更劇烈,降低了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH113
【圖文】：

基于 L-N 接觸模型進(jìn)行仿真分析，研究了間隙對(duì)滑，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其結(jié)果的正確性。Flores 等[1并通過(guò)仿真分析對(duì)比了有潤(rùn)滑和無(wú)潤(rùn)滑時(shí)，間隙對(duì)明：存在潤(rùn)滑時(shí)，含間隙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)定，更加部分學(xué)者采用實(shí)驗(yàn)研究的方法研究含間隙機(jī)構(gòu)動(dòng)分析含間隙鉸接副的接觸碰撞特性，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有描述并不準(zhǔn)確，在三狀態(tài)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)分，增觸過(guò)程。Flores[45]搭建了如圖 1-1 所示的含間隙曲柄證其理論建模和動(dòng)力學(xué)仿真分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。Erk隙曲柄滑塊實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了間隙的存機(jī)構(gòu)出現(xiàn)振動(dòng)，間隙的增大會(huì)加劇振動(dòng)的產(chǎn)生。同柔性構(gòu)件，可以起到抑制機(jī)構(gòu)的振動(dòng)作用。鄭坤明相結(jié)合的方法，研究了關(guān)節(jié)間隙對(duì) Delta 機(jī)器人位置

Flores[45]搭建了如圖 1-1 所示的含間隙曲柄證其理論建模和動(dòng)力學(xué)仿真分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。Erk隙曲柄滑塊實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了間隙的存機(jī)構(gòu)出現(xiàn)振動(dòng)，間隙的增大會(huì)加劇振動(dòng)的產(chǎn)生。同柔性構(gòu)件，可以起到抑制機(jī)構(gòu)的振動(dòng)作用。鄭坤明相結(jié)合的方法，研究了關(guān)節(jié)間隙對(duì) Delta 機(jī)器人位置圖 1-1 Flores 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[45]

a) FARO 激光跟蹤儀 b) 模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)圖 1-3 鄭坤明實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[46]響，發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)間隙的存在將會(huì)降低機(jī)器人的位置精度，加劇振動(dòng)的產(chǎn)生，其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖 1-3 所示。到目前為止，對(duì)含間隙機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的研究大多采用理論建模分析，然后通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證其理論分析的正確性，并且搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)大多采用簡(jiǎn)單機(jī)械結(jié)構(gòu)。1.2.4 含間隙機(jī)構(gòu)鉸接副磨損研究現(xiàn)狀含間隙機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中必然會(huì)存在磨損，隨著磨損的累積，其間隙值不斷的變化，將會(huì)改變含間隙鉸接副元素的碰撞規(guī)律，加劇機(jī)構(gòu)的非線性動(dòng)力學(xué)特性，導(dǎo)致其精度不斷下降直至不能滿足使用要求而失效。鉸接副磨損對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的影響已逐漸引起人們的重視，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論分析對(duì)含間隙鉸接副的磨損展開(kāi)了深入的研究。Flores[1]基于 Hertz 接觸模型得

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本文編號(hào)：2788761