含运动副间隙机构的动力学分析

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随着工业水平的不断发展,含间隙机构的动力学及其控制的研究逐渐成为了一个热门课题。由于间隙的存在对机械机构的动力学特性造成了一定的影响,所以分析运动副间隙的影响对于机械机构设计和优化的意义就显得十分重大。本文中主要是以具有代表性的含间隙曲柄滑块机构和机械手臂机构为例,来分析间隙以及柔性因素给机械机构动力学特性带来的一些影响。  建立了机械系统的动力学方程,为含间隙机构动力学分析研究提供了理论基础;分析了基于弹簧阻尼模型的Impact接触碰撞函数,为研究轴与轴套间的接触碰撞过程提供了理论依据。  本文利用ADAMS软件建立含间隙曲柄滑块机构模型并进行动力学仿真,在仿真的过程中,利用基于弹簧阻尼模型理论的Impact接触碰撞函数来定义铰接副间隙,可以真实地描述在机构运动中轴与轴套之间的碰撞过程。通过仿真,分析了铰接副间隙、柔性、阻尼、曲柄转速对曲柄滑块机构动力学特性所产生的影响,表明了铰接副间隙的存在是影响机构动力学特性的最重要的因素之一,同时柔性因素和阻尼也对机构的动力学特性产生一定的影响。分析了曲柄转速对于系统的影响,表明了高速系统会加剧间隙对于系统动力学特性的影响程度。  机械手臂也是工业中较为广泛应用的一种机械结构,本文中分析了铰接副间隙和柔性因素对于机械手臂的动力学特性的影响。建立了机械手臂的动力学方程,并对其进行轨迹控制,利用PID控制的方法来实现机械手臂机构的运动。通过ADAMS仿真分析,可以得知铰接副间隙值的不同对于轴与轴套之间碰撞和接触规律的影响,以及柔性因素对于机械手臂末端运动规律的影响。在含间隙机械手臂上添加并联阻尼器,表明了并联阻尼器可以在一定程度上降低铰接副间隙给机构带来的不良影响。建立了含球接副间隙的三杆机构模型,分析了球接副间隙对机构动力学特性产生的影响。
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