计入构件柔性和铰链间隙的并联机构动力学分析.pdf

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1、2013年12月机床与液压Dec．2013第41卷第23期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．23．008计入构件柔性和铰链间隙的并联机构动力学分析陈江义，郝雪清，范利格，吕海勇(郑州大学机械工程学院，河南郑州450001)摘要：以3-RRRT正交并联机构为研究对象，并考虑库仑摩擦的影响，同时基于非线性的等效弹簧阻尼模型的概念，构建了含间隙铰链的接触碰撞的动力学模型，利用有限元方法描述构件的柔性，并以此为基础建立了该机构的动力学模型。对该模型进行仿真，分析铰链间隙及构件柔性对并联机

2、构动力学性能的影响，并比较高低速且存在间隙和柔性时机构的动力学性能的变化情况。结果表明：构件柔性和铰链间隙对并联机构动力学性能都有影响，并且驱动速度越大影响越大。关键词：并联机构；柔性构件；铰链间隙；动力学特性中图分类号：TH113文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)23—028—4DynamicAnalysisofParallelMechanismwithClearanceRevoluteJointandFlexibleComponentCHENJiangyi，HAOXueqing，FANLige，LVHaiyong(SchoolofMechanicalEn

3、gineering，ZhengzhouUniversity，ZhengzhouHenan450001，China)Abstract：Accordingtothe3-RRRTparallelmechanismandconsideringthecoulombfriction，thecontactforcemodelofjointwithclearancewasestablishedbyusingthenonlinearequivalentspring—dampmode1．Byvirtueofthefiniteelementmethod，modeloftheflexiblecompo

4、nentwasconstructed．Basedonthesemodels，asimulatedmodelofparallelmechanismthclearancejointandflexi—blecomponentWasbuiltanditsdynamiccharacteristicswereanalyzed．Furthertwocasesincludinglowandhighdrivingspeedwereconsidered．Theresultsofnumericalexampleshowthattheflexibilityandclearanceafectthedyn

5、amiccharacteristicsofthemecba—nism，especiallyinthecaseofhighdrivingspeed．Keywords：Parallelmechanism；Flexibilitycomponent；Clearancejoint；Dynamiccharacteristics通常，由于机构制造和安装误差以及在运行过程象，利用ADAMS软件，在同时考虑铰链间隙和构件中产生的正常磨损，使联接构件的副元素问产生间柔性情况下，对其动力学性能进行分析。隙，导致构件副元素间发生严重碰撞和猛烈的冲击，1含铰链间隙机构的动力学模型增加了构件元素间的动应力

6、，加剧了杆件磨损、增大由于含间隙的铰链在运动过程中会产生碰撞，而了弹性变形，还产生噪声及引起系统振动，从而降低金属材料的零件具有弹性和阻尼特性，并且铰链运动了机械系统的整体效率。针对机构间隙问题，过程的各个状态的变化也需要一定的过渡，为了使分BAUCHAU等⋯提出一种用于描述柔性多体系统中典析结果更加切合实际，根据运动弹性动力分析理论，型问隙铰链的运动学的方法；ZHAO等讨论了铰链为了弥补库仑摩擦力模型不能准确描述静摩擦到动摩间隙的大小对空间串联机器人的动力学性能的影响；擦过程中摩擦力变化情况，选用非线性弹簧阻尼接触陈江义等分析了含铰链间隙并联机构的动力学；力模型和修正的库仑摩

7、擦力学模型来建立机构含铰链KAKIZAKI等研究了含铰链间隙的空间机构动力学间隙时的动力学模型。建模，并考虑了杆件的柔性；何柏岩等提出并建立1．1非线性弹簧阻尼接触力模型了刚一柔性机械臂在含铰链间隙情形下的动力学模在分析机构含铰链间隙的动力学特性时，需要计型。虽然目前国内外对机构含铰链间隙时的动力学及算接触力。为了计算铰链销轴与套筒的接触力，需建柔性并联机构的动力学进行了大量的分析研究，但对立一个能表示两碰撞体的材料特性、碰撞速度、接触于含铰链间隙并考虑柔性的并联机构动力学分析还需时的表面特