并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于具有剛度大、精度高、承載能力強(qiáng)、可靈活實(shí)現(xiàn)空間姿態(tài)等優(yōu)點(diǎn)在航天模擬器、并聯(lián)機(jī)器人操作器、加工機(jī)械、食品包裝以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等得到了廣泛的應(yīng)用。球面副是空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)中比較常見的運(yùn)動(dòng)副之一,由于制造與裝配等因素,球面副中普遍存在間隙,球面副間隙會(huì)導(dǎo)致間隙處球面副元素之間的接觸碰撞,造成機(jī)構(gòu)的振動(dòng)與噪聲,惡化機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能,因此有必要對含球面副間隙的空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究。本文以4-UPS-RPU空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對象,對含球面副間隙空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)建模及動(dòng)力學(xué)行為分析進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容如下:首先,建立了含球面副間隙4-UPS-RPU空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,基于球面副間隙的幾何關(guān)系建立了間隙球面副的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,分別采用Lankarani-Nikravesh接觸碰撞力模型和修正的Coulomb摩擦力模型,建立了法向與切向接觸力模型,將間隙球面副之間的接觸力嵌入到理想球面副并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,得到了含球面副間隙空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。然后,基于龍格庫塔法對含球面副間隙空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了求解,分析了不同軌跡和不同球面副間隙值對動(dòng)平臺(tái)質(zhì)心點(diǎn)的位移、速度、加速度以及接觸力的影響。研究了不同間隙值對中心軌跡以及嵌入深度的影響,并且利用相軌跡、Poincare映射和Lyapunov指數(shù)等對含球面副間隙并聯(lián)機(jī)構(gòu)混沌特性進(jìn)行定性與定量的分析。最后,闡述了磨損的基本理論,對比分析了 Archard磨損模型和Reye's hypothesis磨損模型,并且基于Archard磨損模型,分別從滑移距離和接觸速度的角度建立了含間隙球面副三維磨損深度的模型,對比分析了不同間隙值下含球面副間隙空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三維磨損特性,為含球面副間隙并聯(lián)機(jī)構(gòu)磨損的研究奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH112
【部分圖文】：

緒論??１９７５年ＭＡＮＳＯＵＲ等ｐ（）］提出了“分離－接觸”的二狀態(tài)模型，該模型指兩??運(yùn)動(dòng)副元素間的相對位置要么接觸要么分離，如圖１－２所示。??間隙的四桿機(jī)構(gòu)為對象，進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，對多種運(yùn)動(dòng)副間隙進(jìn)行了建??模。ＤＵＢＯＷＳＫＹ等［２２］深入地研宂了二狀態(tài)模型，形成了一套比較完整的研宄??體系。Ｚｈａｎｇ等［２３］對含間隙３－ＲＲＲ平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了建模，分析了??其動(dòng)態(tài)特性。衛(wèi)江等［２４］以五桿機(jī)構(gòu)為研究對象，根據(jù)含間隙運(yùn)動(dòng)副元素之間的??幾何關(guān)系，建立了機(jī)構(gòu)的間隙模型，并采用Ａｄａｍｓ仿真方法，研究了運(yùn)動(dòng)副間??隙對該機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的影響。二狀態(tài)模型以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)建立運(yùn)動(dòng)方程，其??考慮物理參數(shù)影響，接近實(shí)際，模型較精確。但是，在進(jìn)行數(shù)值積分時(shí)，首先??要確定運(yùn)動(dòng)副元素間的接觸分離狀態(tài)

線性自治系統(tǒng)中可能會(huì)出現(xiàn)混亂解，指出了非周期性與不可預(yù)測性之間的聯(lián)系，??并在１９７２年發(fā)表的“蝴蝶效應(yīng)”一文中提出了混沌運(yùn)動(dòng)的一個(gè)根本特性（對初??始條件的敏感性），發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)混沌吸引子一Ｌｏｒｅｎｚ吸引子，如圖１－４所示。??１９７１年，法國數(shù)學(xué)物理學(xué)家Ｄ．?Ｒｕｅｌｌｅ和數(shù)學(xué)家Ｆ．?Ｔａｋｅｎｓ聯(lián)名發(fā)表了著名論文??《論湍流的本質(zhì)》，這是人們第一次用混沌來解釋湍流的形成機(jī)理。１９７５年，??李天巖和Ｊ．Ｙｏｒｋ共同發(fā)表了?“周期３蘊(yùn)含混沌”?［３３］的論文，給出了第一個(gè)混沌??判定定理和混沌現(xiàn)象的數(shù)學(xué)描述，解釋了從有序發(fā)展到混沌的過程，首次將混??沌引入到動(dòng)力學(xué)中。１９７７年，一場以混沌理論誕生為標(biāo)志的混沌科研會(huì)議在意??大利召開，有力地推動(dòng)了混沌研宄的進(jìn)程。??４??

教授也針對該運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了相關(guān)的理論分析和總結(jié)［３＇??碰／趣段??圖１－３三狀態(tài)運(yùn)動(dòng)模型??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｒｅｅ?ｓｔａｔｅ?ｍｏｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ??１．３含間隙機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的研究現(xiàn)狀??１．３．１混沌基礎(chǔ)理論的發(fā)展??１９世紀(jì)末，法國著名的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家龐加萊（Ｈ＿ＰＧｉｎｃａｆｅ），從數(shù)學(xué)理??論的角度為依據(jù)，在對太陽系中各個(gè)行星天體的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象穩(wěn)定性進(jìn)行研宄時(shí)，??發(fā)現(xiàn)即使是對于三個(gè)星體狀態(tài)的天體模型，仍然會(huì)產(chǎn)生明顯的隨機(jī)性，這就是??對混沌現(xiàn)象的初始認(rèn)識(shí)，但是當(dāng)時(shí)沒有意識(shí)到這是一種保守系統(tǒng)的混沌現(xiàn)象［３１］。??１９６３年，Ｌｏｒｅｎｚ在他的著名論文《確定性的非周期流》［３２］中指出：三階非??線性自治系統(tǒng)中可能會(huì)出現(xiàn)混亂解，指出了非周期性與不可預(yù)測性之間的聯(lián)系，??并在１９７２年發(fā)表的“蝴蝶效應(yīng)”一文中提出了混沌運(yùn)動(dòng)的一個(gè)根本特性（對初??始條件的敏感性），發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)混沌吸引子一Ｌｏｒｅｎｚ吸引子，如圖１－４所示。??１９７１年
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本文編號(hào)：2888170