考虑转动副间隙曲柄滑块机构动力学仿真与可靠性分析

摘要

随着机械系统精度、速度、可靠性不断提高，迫切需要对机构动力学特性进行准确描述，以满足日益增长的设计需求。运动副间隙普遍存在于机械系统，而间隙的存在会改变构件间的受力状况，引起冲击、振动、磨损，甚至会导致机构失稳。因此考虑运动副间隙机构动力学建模，仿真、分析具有重要的实际意义。
　　本文以曲柄滑块机构为例主要探讨了转动副间隙对机构动态特性的影响。首先，对转动副间隙进行了描述，通过对常见间隙接触碰撞力模型仿真、分析，然后将其嵌入到多体系统动力学模型中，建立了考虑转动副间隙机构的动力学模型。其次，基于上述建模理论，建立了考虑转动副间隙曲柄滑块机构动力学模型，并将L-N接触碰撞力模型嵌入到Adams动力学软件对其进行了动力学仿真。探讨了间隙有无、间隙大小、间隙接触刚度、摩擦、阻尼系数、刚柔耦合以及曲柄转速对考虑转动副间隙曲柄滑块机构的影响。最后，运用Monte-Carlo随机抽样技术，在间隙模型的基础上建立考虑了机构随机参数以及间隙曲柄滑块机构可靠性模型，对滑块位移、速度及加速度可靠性进行了计算，确定了构件随机参数及间隙大小分布对滑块可靠度的影响。
　　以曲柄滑块机构为例，探讨转动副间隙对机构动力学的建模、仿真、分析方法，可以较准确的了解机构运动特性，为后续研究打下基础，并为研究其它运动副间隙对机构动态特性的影响提供理论方法和借鉴意义。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 论文研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 考虑转动副间隙多体系统动力学建模

2.1 转动副间隙的数学描述

2.2 接触碰撞力模型

2.3 不同接触力模型的比较

2.4 考虑转动副间隙多体系统动力学建模

2.5 本章小结

3 考虑转动副间隙曲柄滑块机构动力学仿真

3.1 动力学建模

3.2 数值仿真研究

3.3 本章小结

4 考虑转动副间隙曲柄滑块机构可靠性分析

4.1 机构可靠性分析研究

4.2 考虑转动副间隙曲柄滑块机构可靠性动力学模型的建立

4.3 可靠性模型仿真及结果分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献