【摘要】：隨著現(xiàn)代機械結(jié)構(gòu)不斷向高性能方向的發(fā)展,機械系統(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。鉸接副廣泛應(yīng)用在機械結(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,對機構(gòu)的可靠性、運動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機構(gòu)動力學(xué)特性的影響。主要完成了以下工作:(1)對傳統(tǒng)Winkler接觸模型進行改進,并基于該接觸模型構(gòu)建了含間隙機構(gòu)動力學(xué)模型。針對傳統(tǒng)Winkler接觸模型在沒有考慮接觸碰撞過程中能量損耗方面的不足,通過引入阻尼系數(shù)和相對碰撞速度來考慮接觸碰撞過程中能量損耗,得到了改進Winkler接觸模型。通過仿真分析驗證了該模型能更好地描述實際接觸碰撞過程。進而結(jié)合含間隙鉸接副運動學(xué)描述,建立了考慮鉸間間隙的多體系統(tǒng)動力學(xué)方程,為進一步分析含間隙機構(gòu)的動力學(xué)特性奠定了基礎(chǔ)。(2)基于改進Winkler接觸模型開發(fā)了適用于復(fù)雜接觸情況的ADAMS接觸力子程序,并進行含間隙機構(gòu)動力學(xué)特性分析。針對ADMAS自帶的接觸力模型僅適用于簡單接觸情況,無法完成復(fù)雜接觸情況下接觸力計算,基于改進Winkler接觸模型開發(fā)了接觸力子程序,并嵌入到多體系統(tǒng)動力學(xué)仿真軟件ADAMS中,以含間隙曲柄滑塊機構(gòu)為例進行了動力學(xué)仿真。并從多個角度(間隙大小、含間隙鉸接副個數(shù)、摩擦和曲柄轉(zhuǎn)速)分析了鉸接副間隙對機構(gòu)動力學(xué)特性的影響。(3)實現(xiàn)了含間隙鉸接副磨損預(yù)測,并分析了磨損導(dǎo)致的間隙變化對機構(gòu)動力學(xué)特性的影響。基于改進Winkler接觸模型和Archard磨損模型建立了間隙鉸磨損預(yù)測模型,開發(fā)了磨損預(yù)測程序,進而在動力學(xué)仿真的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了對鉸接副磨損規(guī)律的預(yù)測。為實現(xiàn)磨損后表面輪廓重構(gòu),本文提出了一種在ADAMS中通過接觸力子程序間接實現(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,降低了機構(gòu)運動穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH113
【圖文】：

基于 L-N 接觸模型進行仿真分析，研究了間隙對滑，最后通過實驗驗證了其結(jié)果的正確性。Flores 等[1并通過仿真分析對比了有潤滑和無潤滑時，間隙對明：存在潤滑時，含間隙機構(gòu)運動更加穩(wěn)定，更加部分學(xué)者采用實驗研究的方法研究含間隙機構(gòu)動分析含間隙鉸接副的接觸碰撞特性，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有描述并不準確，在三狀態(tài)模型的基礎(chǔ)上進一步細分，增觸過程。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力學(xué)仿真分析結(jié)果的準確性。Erk隙曲柄滑塊實驗系統(tǒng)，通過實驗研究驗證了間隙的存機構(gòu)出現(xiàn)振動，間隙的增大會加劇振動的產(chǎn)生。同柔性構(gòu)件，可以起到抑制機構(gòu)的振動作用。鄭坤明相結(jié)合的方法，研究了關(guān)節(jié)間隙對 Delta 機器人位置

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力學(xué)仿真分析結(jié)果的準確性。Erk隙曲柄滑塊實驗系統(tǒng)，通過實驗研究驗證了間隙的存機構(gòu)出現(xiàn)振動，間隙的增大會加劇振動的產(chǎn)生。同柔性構(gòu)件，可以起到抑制機構(gòu)的振動作用。鄭坤明相結(jié)合的方法，研究了關(guān)節(jié)間隙對 Delta 機器人位置圖 1-1 Flores 實驗系統(tǒng)[45]

a) FARO 激光跟蹤儀 b) 模擬實驗臺圖 1-3 鄭坤明實驗系統(tǒng)[46]響，發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)間隙的存在將會降低機器人的位置精度，加劇振動的產(chǎn)生，其實驗系統(tǒng)如圖 1-3 所示。到目前為止，對含間隙機構(gòu)動力學(xué)特性的研究大多采用理論建模分析，然后通過搭建實驗平臺驗證其理論分析的正確性，并且搭建的實驗平臺大多采用簡單機械結(jié)構(gòu)。1.2.4 含間隙機構(gòu)鉸接副磨損研究現(xiàn)狀含間隙機構(gòu)在運轉(zhuǎn)的過程中必然會存在磨損，隨著磨損的累積，其間隙值不斷的變化，將會改變含間隙鉸接副元素的碰撞規(guī)律，加劇機構(gòu)的非線性動力學(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。鉸接副磨損對機構(gòu)運動的影響已逐漸引起人們的重視，國內(nèi)外學(xué)者通過實驗和理論分析對含間隙鉸接副的磨損展開了深入的研究。Flores[1]基于 Hertz 接觸模型得

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10 馬建軍;聶夢強;高笑娟;秦紫果;;Winkler地基上有限長梁非線性自由振動中土體質(zhì)量的影響效應(yīng)分析[A];第26屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2017年

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本文編號：2788761