高速凸轮机构动力学分析及模态截断.pdf

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1、第51卷第13期机械工程学报Vb1．51NO．132015年7月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJu1．2015DoI：1O．3901／JME．2015．13．227-_-_-一i--i速凸轮机构动力学分析及模态截断木同金国光，2魏展，2秦凯旋，2张阳演，2(1．天津工业大学机械工程学院天津300387：2．天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387)摘要：高速凸轮机构广泛应用于车辆、纺织和印刷等机械中，对其进行动力学问题研究是提高机械性能的基础和关键。采用有限元法对凸轮机构柔性构件进行离散化处理，结合模态综合技术和Kane方

2、程建立刚柔耦合凸轮系统动力学模型，所得动力学方程是一个更具一般性的柔性梁类动力学方程，且该方程在模态坐标下更便于计算机求解运算。通过对系统模态分析和动力学方程求解来分析其动态性能，在了解系统动态性能的同时进行模态截断研究。对截取不同阶数的动力学模型进行仿真，分析模态截取阶数对计算精度和计算速度的影响。研究结果对判断实际应用中的高速凸轮系统是否需要进行动力学分析具有重要指导意义，也为该类机构的动力学建模和模态特性研究提供依据。关键词：高速凸轮；有限元；动力学；模态中图分类号：TH112DynamicAnalysisandModalTruncationofHigh

3、-speedCamMechanismJINGuoguang，WEIZhan，QINKaixuan，ZHANGYangyan，(1．SchoolofMechanicalEngineering，TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300387；2．TianjinKeyLaboratoryofAdvancedMechatronicsEquipmentTechnology,Tianjin300387)Abstract：Hi}gh—speedcammechanismiswidelyusedinvehicles，textilemachi

4、nery,printingmachineryetc．Theresearchofdynamicanalysisisthebasisandkeypointtoimprovethemechanicalproperties．Discretizationoftheflexibleelementsofcammechanismisca耐edoutbymeansoffinite-elementmethod．Furthermore。thedynamicmodeloftherigid—flexiblecoupledcammechanismisproposedbasedonmoda

5、lsynthesistechniqueandKane’Sequations．Thedynamicequationobtainedismoregeneralforflexiblebeamtype，andveryconvenientforsolvingbycomputerbecauseitisamodal-coordinatesdynamicequation．Thesystemdynamicperformanceisstudiedbyanalyzingthesystemmodalandsolvingthedynamicequation．Thesimulationo

6、fdynamicsmodelwhichhasdiferentordersiscarriedon，whichcannotonlyensureaccuracyofcalculationbutalsosavecomputationalresources．Researchresultshaveimportantguidingsignificancefordeterminingwhetherthedynamicanalysisofhigh-speedcamsystemsinpracticalapplicationisrequired，andfurthermore，res

7、earchresultsCanprovidestrongguidefordynamicmodelingandmodalcharacteristicsresearchofsimilarmechanism．Keywords：high-speedcam；finiteelement；dynamics；modal和等效质量来建立动力学方程，但其精度难以保证，0前言尤其复杂的凸轮和凸轮从动件机构，利用上述方法不易于求解系统的等效质量和等效刚度，且误差较已知凸轮理论轮廓线和从动件理论运动规律，大，进而对动力学分析精度产生影响。求从动件的实际运动规律，这一过程称为凸轮机构采用

8、有限元法[2-3]对凸轮推杆进行离散化