含干摩擦间隙铰链曲柄滑块机构的动力学仿真与实验

基于动力学仿真软件,对含间隙曲柄滑块机构进行动力学分析,研究不同间隙大小的铰链在干摩擦条件下和无摩擦条件下对曲柄滑块机构动态响应的影响。搭建曲柄滑块机构实验台,通过实验,研究干摩擦条件下和充分润滑条件下不同间隙大小的铰链对曲柄滑块机构动态响应的影响。研究表明,铰链摩擦、间隙大小和转速高低,对曲柄滑块机构的动力学特性均有影响。     

考虑双间隙曲柄滑块机构动力学建模与分析

以曲柄滑块机构为例,考虑机构两处旋转副间隙,引入平面多体系统中转动副间隙描述的数学模型,采用修正混合非线性弹簧阻尼接触碰撞力模型分析运动副元素的碰撞特性,采用牛顿-欧拉法建立了曲柄滑块机构的运动学和动力学模型,使用数值仿真和ADAMS仿真分析对比其仿真结果,验证所建立模型的正确性,得出运动副间隙对机构动力学特性的影响特点。     

部件柔性对含间隙多体系统动力特性的影响

构建了含有混合间隙的刚柔耦合多体系统动力学模型,研究了部件柔性对多体系统动力特性的影响。首先,建立了混合间隙碰撞力模型;然后,以曲柄滑块为研究对象,采用自然坐标法和绝对节点坐标法分别建立了刚性构件和柔性构件的动力学模型,通过时域和频域分析了连杆柔性对动力特性的影响。结果表明,柔性构件对间隙碰撞力有一定的缓冲作用,能缓冲碰撞的高频振动,而且柔性部件随着弹性模量的减小对高频响应的缓冲效果更加明显。     

考虑磨损含间隙曲柄滑块机构的动态特性研究

为得到准确的含间隙铰接机构的接触碰撞模型,在ADAMS中建立含间隙的曲柄滑块机构,以含间隙曲柄滑块机构运动副为对象分析其在考虑磨损情况下的动态特性。以接触一碰撞模型为基础,采用非线性等效弹簧阻尼模型,将用MATLAB处理过的数据和磨损函数嵌入到ADAMS模型中进行动力学仿真,并将得到的动态特性曲线进行分析。结果表明：磨损对间隙运动副的速度、加速度、接触碰撞力和力矩有很大的影响,同时,此种建模方法对建立准确的含间隙机构的模型有很大的参考意义。     

含间隙曲柄滑块机构的动力学建模及其误差补偿研究

针对含间隙的强非线性系统难以建立较准确数学模型的问题,以含间隙曲柄滑块机构为对象,提出了一种表述接触力的非线性弹簧阻尼模型。首先,运用Nikravesh非线性弹簧阻尼碰撞模型,对含间隙曲柄滑块机构进行了动力学建模;然后,根据逆模型理论,对其建立了含间隙的曲柄滑块机构逆模型;最后,将其与理想的曲柄滑块机构进行对比,就实际机构间隙带来的误差分别进行逆模控制和PID加逆模控制来补偿间隙引起的系统误差。理论分析及研究结果表明:运用Nikravesh非线性弹簧阻尼碰撞模型对含间隙曲柄滑块机构进行动力学建模,该法具有较高的精度,使解决问题的难度大为降低;仿真结果和实验测量结果之间的误差处于合理范围之内,经补偿后提出的逆模型误差补偿策略的精度可以提高52.1%以上;该建模方法和误差补偿策略具有较强的工程应用价值,可以作为数学建模和误差补偿的有效途径。     

含间隙隔膜泵曲柄滑块机构动力学研究

采用二状态模型,考虑了运动副元素接触表面的线弹性变形和阻尼,建立了含间隙隔膜泵曲柄滑块机构的动力学模型,并调用Matlab中的ode45对动力学模型进行数值仿真,得出运动副间隙对机构动态特性的影响,指出由于存在间隙,运动副元件在初始阶段会产生猛烈的冲击和碰撞.     

考虑杆件柔性的间隙机构系统磨损分析

基于机械系统动力学分析软件ADAMS建立了含多间隙曲柄滑块机构的动力学模型,利用冲击函数理论模拟间隙处的接触碰撞作用,详细研究了构件柔性和铰链间隙对机构系统动力学特性的影响,并应用Archard磨损模型对间隙运动副的磨损进行了预测。当考虑杆件柔性时,应用ANSYS程序创建连杆的有限元模型,取连杆的前五阶模态导入ADAMS中建立含柔性连杆的多间隙机构动力学模型并进行动力学仿真计算,结果发现,考虑杆件柔性时的间隙机构系统动态行为在很大程度上趋于理想机构,在曲柄转动一个周期的过程中间隙运动副除在几个特定的位置处发生了较大的碰撞外,轴销与轴套均保持连续接触,且预测所得的磨损量也较小。     

含间隙铰曲柄滑块机构中接触力计算方法对比研究

为了在开展含间隙铰多体系统动力学性能分析时选择最佳的接触力计算方法,以含间隙铰曲柄滑块机构为对象,建立了含间隙铰曲柄滑块机构多体动力学模型,针对几种接触力计算方法进行系统的对比分析.研究了不同间隙、曲柄转速和恢复系数下,接触力计算方法对曲柄滑块机构动力学性能分析的影响.结果表明,在研究径向间隙、驱动载荷和恢复系数变化对...     

耦合铰间隙和柔性作用的曲柄连杆机构动力学分析

铰间隙和连杆柔性是影响机构动力学性能的主要因素,其决定了机构运行的可靠性.以曲柄连杆机构为对象,采用Lagrange乘子法建立了耦合连杆铰间隙和连杆柔性作用的动力学模型.在此基础上,系统研究了间隙大小、连杆柔性及其耦合作用对机构动力学输出响应的影响.结果表明,同一运转周期内,碰撞主要集中在运动前期靠近曲柄或连杆的两侧;间隙增大,加剧铰接构件间的碰撞,碰撞力和相互嵌入深度的振荡幅值明显增大,会降低轴心轨迹的稳定性;适当的构件柔性处理可以缓和间隙引起的碰撞冲击.     

含间隙铰链空间对称展开机构动态特性研究

为了研究间隙铰链对空间对称展开机构动态特性的影响,基于一种改进的非线性碰撞力模型,以空间对称展开机构为研究对象,进行3种不同间隙值(c=0. 01 mm、0. 05 mm及0. 1 mm)工况下展开过程的数值模拟及结果对比分析。研究结果表明,因间隙影响,空间展开机构含间隙铰链处的碰撞力、轴-轴承间圆心运动轨迹较理想铰链呈现振荡现象,且间隙值越大,振荡越明显;同时,间隙铰链导致机构展开运动出现明显非线性现象,随着间隙的增大,机构受驱动载荷变化的影响越发明显,甚至诱使处于稳定状态的空间展开机构再次出现动态振荡和非线性现象。     

含间隙曲柄滑块机构运动误差分析及其精确控制

为了研究运动副间隙的存在对机构的稳定性产生的影响,本文采用了动力学分析的方法,以含间隙曲柄滑块机构为例建立了数学模型,从影响机构精度的不同原因入手,分析机械的误差来源及特征。并对曲柄滑块机构进行了非线性分析后,对其建立了逆模型,并分别进行了有逆模前馈的开环控制和PID加逆模前馈的闭环控制来控制不稳定性。实验结果表明:利用MATLAB软件中的动态仿真工具Simulink建立的含间隙机构动力学仿真模型,与理想无间隙机构相比,含间隙机构稳定性较差;逆模前馈补偿器有效地减小了系统的非线性误差,提高了曲柄滑块机构的控制精度。     

考虑摩擦与刚度的空间机构动力学特性

为了建立更加准确的接触碰撞力模型,提高空间指向机构指向精度和稳定性;提出了一种考虑摩擦因素的改进的非线性法向接触刚度模型,基于修正的L-N模型,建立了更加准确的新的接触碰撞力模型,与已有模型进行了对比分析,并对新的接触碰撞力模型的准确性进行了试验验证;采用牛顿-欧拉法、"接触-分离"两状态模型、修正的Coulomb模型及新的法向接触碰撞力刚度模型,以空间指向机构为研究对象,建立了其动力学方程,研究了不同工况环境对空间指向机构动态特性的影响。研究结果表明:考虑摩擦因素的新的接触碰撞力模型能够更加精确地描述关节铰的接触碰撞效应,并且新模型的适用范围更加广泛;间隙导致空间指向机构动态性能出现明显的振荡,并随着间隙的增大,振荡加剧;关节铰结合面处的表面粗糙度越小,初始碰撞力越大;转速越大对机构产生的冲击力越大,机构的振动频率越高,机构的运行越不稳定。研究结果丰富了接触碰撞力建模方法,为高精度指向机构的设计与应用提供理论依据。     

考虑运动副间隙的平面机构动力学模型

实际关节中间隙的存在不仅保证了构件之间的相对运动,同时也是碰撞力的来源和导致接触变形、关节磨损和机构失效的原因。为了研究平面机构在考虑关节间隙时的动力学性能,基于连续接触碰撞力模型和修正的"Coulomb"摩擦力模型建立了间隙关节元素之间的法向与切向接触力,通过多体系统动力学方程建立了考虑关节间隙的机械系统动力学模型,并采用Baumgarte稳定约束法避免了积分过程中的约束违约问题。以平面曲柄滑块机构为例,通过数值计算对比分析了不同间隙尺寸对平面机构动力学性能的影响,并通过现有的实验数据证实了该研究方法的正确性。     

旋转副间隙对插齿机主机构动态性能的影响研究

为了研究旋转副间隙对插齿机主机构动态性能的影响,建立了含摩擦的间隙非线性接触碰撞力的模型及含间隙旋转副的插齿机主机构虚拟样机,采用机械动力学分析技术,研究了碰撞模型参数、间隙数值和间隙数量对机构动态性能的影响.结果表明,当间隙较小时,随着间隙值的增加,滑块速度误差的均方根会趋于稳定;存在一个合适的间隙范围,使得多处间隙...     

考虑油膜润滑时含间隙铰链机构的动态性能研究

为了研究润滑间隙铰链对机构动态性能的影响,建立了一种既满足长轴颈轴承工况,又适合短轴颈轴承使用,且同时考虑了挤压油膜和楔形油膜作用的、改进的过渡力模型,以平面含间隙铰链曲柄滑块机构为研究对象,通过干摩擦和含润滑两种工况下对比分析,验证了新模型的合理性;同时,通过不同间隙值下仿真分析,研究了间隙值对含润滑间隙铰链机构动态性能的影响规律。研究结果表明:与干摩擦工况相比,考虑间隙铰链处润滑时,机构加速度振荡现象得到有效抑制,动态性能得到明显改善;同时,随着铰链处间隙值的逐渐增大,动态输出在机构死点位置附近出现了明显的偏差,且间隙值越大,偏差值越大;但是,偏差明显小于相同工况下干摩擦的结果。     

含多间隙的折叠翼展开碰撞动力学仿真

基于非线性等效弹簧阻尼碰撞模型,建立含间隙的折叠翼展开机构的接触碰撞模型,利用ADAMS软件进行展开机构的动力学仿真,研究了间隙大小对折叠翼展开机构碰撞力的影响.结果表明,在折叠翼展开过程中,间隙的存在导致随机碰撞发生,随着间隙的增大,碰撞力幅值会加大,进一步影响机构的动力学特性.     

基于ADAMS的往复发动机敲缸故障仿真研究

基于多刚体系统动力学方法和非线性弹簧阻尼接触模型,在ADAMS中对含活塞-缸壁间磨损间隙的曲柄滑块机构进行动力学建模及动态仿真.研究该机构在考虑外载荷、构件惯性力、重力、材料接触刚度及阻尼等条件存在时,不同程度磨损下的活塞接触动力学响应,计算并比较了磨损间隙条件下的活塞侧推力、拍击力及活塞2阶运动特性参数等数据;阐明了运动副间隙引起活塞敲缸现象的发生机理.该工作为内燃机配缸间隙的选择、磨损间隙的故障诊断及振动控制提供了参考依据.     

不同转动副间隙对曲柄群驱动机构的动力学特性影响研究

曲柄群机构是一种含有冗余约束的连杆桁架驱动机构.针对机构特性,在采用"连续接触模型"的动力学模型基础上,以6个曲柄的曲柄群机构为例,建立机构虚拟仿真模型,利用Adams对转动副间隙半径不同时的机构动力学特性进行了研究.结果表明,在一定的要求精度范围内,转动副间隙大小对从动构件的位移和速度的整体影响不大,但对从动构件加速度和接触力影响明显;转动副间隙半径设置越大,从动构件加速度和运动副接触力振荡幅值越小,振荡频率越大.     

非线性接触模型在多间隙机构混沌分析中的应用

分析了含间隙运动副副元素的碰撞分离过程,指出线性弹簧阻尼模型不能满足接触边界条件并产生力突变;采用符合接触边界条件的非线性弹簧阻尼模型描述碰撞分离过程,并通过实例分析了模型积分求解方法;建立了多间隙曲柄摇杆机构的动力学模型,对含间隙机构的非线性特性进行了分析和讨论,说明多间隙机构动力学行为中存在混沌现象。     

含侧向间隙刨煤机刨头接触碰撞动态特性研究

为了研究侧向间隙对刨头动态特性的影响,依据刨头与滑架的几何构型,给出刨头与滑架之间的碰撞距离,构建刨头与滑架接触、分离判别条件。采用非线性弹簧阻尼接触力模型,建立了含间隙刨头碰撞振动动力学模型,并进行数值计算,研究结果表明:刨头与滑架之间产生了单点间断碰撞、两点交替碰撞及面碰撞;刨头与滑架的最大碰撞力随着侧向间隙的增大而逐渐增大。研究结果为提高刨头的运动稳定性提供了理论基础。