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邓 勇,刘夫云,伍建伟,甘 林/考虑磨损含间隙曲柄滑块机构的动

时间:2015-07-23来源:未知 作者:admin点击:
考虑磨损含间隙曲柄滑块机构的动态特性研究 邓 勇 , 刘夫云 , 伍建伟,甘 林 (桂林电子科技大学机电工程学院,广西 桂林 541004) 摘 要: 为得到准确的含间隙铰接机构的接触碰撞模型,在ADAMS中建立含间隙的曲柄滑块机构,以含间隙曲柄滑块机构运动副为
考虑磨损含间隙曲柄滑块机构的动态特性研究

 邓 勇刘夫云伍建伟,甘 林
(桂林电子科技大学机电工程学院,广西 桂林 541004)

 
摘 要:为得到准确的含间隙铰接机构的接触碰撞模型,在ADAMS中建立含间隙的曲柄滑块机构,以含间隙曲柄滑块机构运动副为对象分析其在考虑磨损情况下的动态特性。以接触-碰撞模型为基础,采用非线性等效弹簧阻尼模型,将用MATLAB处理过的数据和磨损函数嵌入到ADAMS模型中进行动力学仿真,并将得到的动态特性曲线进行分析。结果表明:磨损对间隙运动副的速度、加速度、接触碰撞力和力矩有很大的影响,同时,此种建模方法对建立准确的含间隙机构的模型有很大的参考意义。
关键词:磨损;动态特性;间隙机构;ADAMS;MATLAB
Research on the Slider-crank Mechanism with Clearance Dynamic Characteristics with Considering the Wear

DENG Yong, LIU Fu-yun, WU Jian-wei, GAN Lin
(1 School of Mechanical and Electrical Engineering of Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China )
 
AbstractIn order to get the accurate contact model of articulated mechanism with clearance, the slider-crank mechanism with clearance model is built in the ADAMS, taking the clearance joint as the object to analyze its dynamic characteristics with considering the wear situation. On the basis of collision model, using the nonlinear equivalent spring damper model, then using MATLAB to dispose the data and implanting the wear function into the ADAMS model. Through analysis the dynamics simulation curve, and the results show that the wear of joint with clearance has a great influence to the speed, acceleration, force and toque, and also the modeling approach of this paper has great significance reference to establishing an accurate model of mechanism with clearance.
Key wordsWear;Dynamic Characteristic;Clearance;ADAMS;MATLAB
 
作者简介:邓 勇(1988—),男,湖南衡阳,硕士研究生,主要从事机械动力学方面的研究;刘夫云(1968-),男,湖南邵阳,博士,教授,主要研究方向产品数字化设计方法、制造业信息化及汽车振动与噪声.
 

       随着现代科技的发展,人们对机械设备的精度,车辆驾驶的舒适性,航空航天器的精确控制等提出更高的要求。由于制造、装配的误差和磨损,运动副中不可避免地的产生间隙。在机构运行期间,活动铰关节从失去接触到待再接触时会产生碰撞。间隙的存在使实际机构与理想机构的运动发生偏离,降低了机构运动精度,引起冲击动载荷,影响系统载荷传递,以及造成运动副的破坏和失效[1]。宿月文等[2]建立了机械系统的摩擦磨损与动力学行为的耦合分析模型和数值计算框架,通过有限元理论及ANSYS软件开发的通用程序来描述磨损过程,此方法能较准确地描述磨损过程,但在实际工程问题中操作复杂,没有统一的描述方式。王国庆等[3]考虑了间隙机构运动副中的边界润滑和副元素接触时的边界条件,通过数值仿真确定了运动副表面的磨损严重区域,并发现弹性变形速度是影响磨损的主要因素,碰撞时的弹性变形速度使磨损加剧。但未能解决运动副的磨损规律的影响。孙现龙等[4]以典型磨损规律建立了曲柄压力机运动可靠性模型。ANDER等[5-6]研究了凸轮-从动件磨损,但只考虑了压力的影响。本文根据Hertz理论和摩擦磨损原理利用MATLAB对试验数据进行处理,并将得到的磨损函数嵌入到ADAMS含间隙曲柄滑块机构模型中进行动力学仿真。结果表明:考虑磨损后运动副的动态特性有明显的变化。这为进一步建立准确的间隙动力学模型提供指导。

1. 含间隙曲柄滑块机构动力学建模

      运动副间由于间隙在运动过程中会引起碰撞,加速活动铰的磨损,降低精度,减少使用寿命等缺陷。因此,如何建立准确的动力学模型是分析间隙机构动态特性的关键。
1.1 曲柄滑块机构几何模型
1.2 碰撞接触条件
1.3 曲柄滑块机构动力学方程



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