含多运动副间隙机构动态特性研究.pdf

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1、第5期组合机床与自动化加工技术No．52014年5月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueMay．2014文章编号：1001—2265(2014)05—0009—05DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．05．003含多运动副问隙机构动态特性研究丁键，赵宇，吴洪涛，陈柏，朱留存，谢亚非(1．南京航空航天大学机电学院，南京210016；2．常州精锐自动化装备技术有限公司，江苏常州213032)摘要：为了研究运动副间隙对机构动态特性的影响，文章基于一种非线性

2、接触碰撞力模型和修正了的库仑摩擦力模型，描述含间隙运动副内关节元素的接触碰撞作用，并在动力学仿真软件ADAMS环境中，以含运动副间隙曲柄滑块机构为例，对其进行动力学仿真。分别考虑间隙尺寸、间隙位置和类型、曲柄转速以及间隙数目对机构动态特性的影响，拓展了间隙碰撞动力学建模与含间隙机构动力学仿真的研究，为机构的设计提供了重要的参考依据，有利于工程实际应用。关键词：多运动副间隙；接触碰撞；摩擦；动态特性中图分类号：TH112；TG65文献标识码：ADynamicCharacteristicsofMechanismswithMulti-cleara

3、nceJointsDINGJian，ZHAOYu，WUHong．tao，CHENbai，ZHULiu．cun，XIEYa．fei。(1．CollegeofMechatronics，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China；2．ChangzhouJingruiAutomaticEquipmentandTechnologyCo．，Ltd，ChangzhouJiangsu213032，China)Abstract：Inordertostudythedynam

4、iccharacteristicsofmechanismswithjointclearance，theworkbasedonanonlinearcontactmodelandanimprovedCoulombfrictionmode1．Intheenvironmentofdynamicssim—ulationsoftwareADAMS，theslider—crankmechanismischosenasanexampletobedemonstrated．Considertheinfluenceofdynamicperformanceduet

5、oclearancesize，clearancetypeandclearanceposition，rotationspeedofcrankandclearancenumbersrespectively，whichexpandsthedynamicsmodelingofmechanismwithclearance，andgivesthebasisofmechanismdesign．Keywords：multi—clearancejoints；contact；friction；dynamiccharacteristic大小被限制在以轴承中心为圆

6、心，以轴承半径和轴0引言半径R之差C为半径的间隙圆内，即：在传统的机械多体系统动力学分析中，运动副通c=R日一RJ(1)常是被假设为理想的，然而工程实际中，运动副中的间隙是不可避免的。随着精密机械和宇航工程的发展，含间隙机构动力学成为该领域迫切需要解决的关键问题之一引。文章以曲柄滑块机构为例，从转动副、移动副间隙碰撞模型的正确描述、碰撞力的准确建模人图1转动副间隙示意图手，在ADAMS环境中仿真运动副元素间的非线性碰撞力作用，研究间隙对机构的动力学特性的影响。1含间隙机构动力学建模1．1运动副间隙的矢量模型理想转动关节轴和轴承的中心由旋转副

7、连接并重合，间隙使得机构获得平面内两个径向移动自由度。如图1所示，轴和轴承未发生接触变形时，间隙矢量的图2转动副间隙矢量图收稿日期：2013—09—10；修回日期：2013—09—25基金项目：国家自然基金(51375230)；江苏省科技支撑计划(BE2012052)作者简介：丁键(1987一)，男，江苏盐城人，南京航空航天大学硕士研究生，研究方向为多体系统，(E—mail)nuaa_ding@163．corn。·10·组合机床与自动化~jn-r技术第5期为合理描述铰间元素的相对位置，如图2所示，轴情况的接触碰撞力模型：承和轴中心位置矢量为

8、，和，．，引人间隙矢量e，Fm。d=Kn3+D占(6)由轴承中心指向轴中心，即。其中刚度系数Kn和阻尼系数Dmod分别为：e=一，(2)当轴和轴承发生接触变形时，如图3所示，由此