两自由度可控连杆机构系统在电磁参数激励作用下的主共振分析

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1、规械度2009，31(2)：203—207两自由度可控连杆机构系统在电磁参数激励作用下的主共振分析PRIMARYRESONANCEANAIYSISoFA2．DoFCoNTROIABLELDGEMECHASMSYSTE僵AFFECTEDBYELECTROM．AGNETICPARMETRICEXCITATIoN王汝贵蔡敢为(广西大学机械工程学院，南宁530004)WANGRuGuiCAIGanWei(CollegeofMechanicalEngineering，GuangxiUniversity，Nanning530004，China)

2、摘要以两自由度可控连杆机构系统为研究对象，针对电机转子偏心时不均匀的气隙磁场，分析其实际运行状态的机电耦合关系，应用有限单元法建立系统的机电耦合非线性动态模型。并利用此模型，借助多尺度法，对系统由伺服电机电磁参数激励作用下的主共振进行分析，得到系统在此情况下的一阶近似定常解，揭示系统主共振机理。关键词五杆机构电磁参数激励主共振中图分类号TH112．5TH1130322AbstractThe2-DOF(degreeoffreedom)linkagemechanismsystemisinvestigated．Basedontheair-

3、gapfieldofnon—unifoYmairspaceofmotorcausedbytheeccentricityofrotor，theelectromecharlicalcouplingrelationintherealrunningstateofmotorisaria—lyzed．Andtheelectromechanicalcouplingdynamicmodelofthesystemisestablishedbythefiniteelementmethod．ThedynamicequationisthebasesoHwh

4、ichtheprimaryresonancepropertiesofthesystemcausedbyelectromagneticparametricexcitationoftheser-vomotorareanalyzedbythemultiplescalesmethod．Thefirst-orderstationarysolutionisobtainedunderthatcondition．Thecharacteris—ticsofprimaryresonanceofthesystemadisclosed．KeywordsFi

5、ve-barlinkagenlechani,~l；Electromagneticparameter；Excitation；P—IImrys‘H啪ceCorrespondingauthor：WANGRuGui，E-ma／／：rugu／@163．con，Tel：／Fax：+86．771—3232294TheprojectsupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．50175031，50565001)，theKeyProjectofChineseMinistryofEd

6、ucation(No．205119)，theGuangxiScienceFoundation(No．0542005)，andt}leNewCenturyTen，HundredandThou—sandTalentProjectSpecialFoundationofGuangxi(No．2003203)．Manuscriptreceived20070701，inrevisedform20070813．显然，这些研究难以满足多自由度可控机构系统的诸1引言多动态行为的解释，比如在一定条件下，多自由度系统目前，针对电机一机构系统机电耦合动力学

7、的研出现的主共振、超谐波共振等现象，还须进一步探讨。究，如LiouFWl1]、AhmadSmaili_2J、张策l3等人关于普本文以两自由度可控连杆机构系统为研究对象通直流电机一单自由度连杆机构系统的工作已取得一(如图1所示)，根据所建立的系统的动态模型，分析系些令人欣慰的研究成果。但他们的探讨都是以电机的统控制电机电磁参数激励作用下的主共振特性。转子无任何偏心和振动为前提的，是把电机气隙看作2两自由度可控连杆机构系统动力学模型稳定均匀的，引入的机电耦合关系过于简单。文献[4]中针对三相交流电机一弹性连杆机构系统的谐振激励针对交流伺

8、服控制电动机转子振动偏心而产生的进行分析，但这些工作仅停留在单自由度机构系统动不均匀的气隙磁场，建立以电机横振、扭振为节点位移态特性上的研究，没有对工程中较为广泛的多自由度的电机单元(如图2所示)，应用有限单元法建立含电可控机构系统的