考虑碰撞和阻尼的弹性机构动力学分析

为了分析机构构件的结构阻尼对含间隙机构振动特性的影响,采用非线性弹簧阻尼模型描述间隙副的碰撞接触力,基于运动弹性动力分析理论,在建立多间隙副机构刚体动力学模型的基础上,考虑构件的结构阻尼特征,建立了多间隙副机构弹性机构动力学模型;通过数值计算,分析了间隙副副元素分离碰撞及构件结构阻尼对机构动态特性的影响.分析结果表明,运动副间隙使弹性机构振动增大,而构件的结构阻尼特性对抑制弹性振动有较明显的效果.     

计及铰链间隙的机械臂动力学建模与仿真

工程中的机械多体系统都存在铰链间隙问题,铰链间隙使系统的约束条件、自由度数目和拓扑结构发生变化.根据Hertz接触定律和Coulomb摩擦定律,建立了含间隙平面旋转铰的力学模型;采用几何变形约束法和模态缩聚技术描述了柔性机械臂的非线性变形;同时考虑两个旋转铰的间隙特性和柔性臂的弹性,最终采用Kane方程建立了含铰链间隙的刚-柔机械臂系统的动力学模型.以Mathematica软件为编程工具.对含两个铰链间隙的双刚性臂系统进行了仿真计算,得到了更加真实的动力学响应.     

基于操动机构配合公差的断路器灭弧性能研究

针对操动机构配合公差对高压断路器灭弧室灭弧性能的影响,建立了操动机构和灭弧室联合仿真模型.通过对比联合仿真计算结果与工程试验所得数据,验证了联合仿真模型的准确性与适用性.研究结果表明:操动机构系统的配合公差等级与配合数量对灭弧室灭弧性能影响较大,配合公差等级对灭弧室灭弧性能的影响主要体现在灭弧室关键部位气体压力变化的滞后性,滞后时间最长为0.002s;考虑不同公差配合数量时,灭弧室关键部位气体速度幅值变化较大;通过选择合适的配合等级与配合数量能够提升灭弧室灭弧性能.     

考虑间隙的弹塑性断路器弹簧操动机构动力学特性研究

基于碰撞理论及Johnson-Cook模型,建立了含间隙某型高压断路器弹簧操动机构有限元弹塑性动力学模型,研究了机械系统中分、合闸过程大功率脉冲诱发的复杂宽带非线性动力学特性,探讨了销轴及轴套挤压变形及失效破坏的产生机理,同时采用动力显示积分法、通过试验测试及能量平衡理论验证了模型的准确性。研究表明:间隙会导致销轴和轴套发生接触碰撞,弹塑性会导致碰撞过程中弹簧操动机构的构件发生挤压变形,运动副间隙和构件弹塑性共同分配操动机构输入能量,需综合考虑才能得到较真实的机构动力学响应;适当增加间隙会将弹簧操动机构瞬间的部分驱动能量转换成铰接处接触碰撞的能量,由此降低了构件的弹性变形,缓冲了机构冲击振动。该结果可为机械操动机构研究提供参考。     

大型环形桁架天线间隙铰径向动刚度的理论与实验研究

大型环形桁架天线结构由大量的杆件及铰链构成,环形桁架为天线结构的骨架,为天线反射型面的形成提供可靠的支撑.由于结构中存在大量的铰链,在制造及装配等过程中铰链的间隙不可避免,而铰链的动刚度系数对铰链的动力学特性有着重要影响,因此有必要对铰链的动刚度进行研究.本文对大型可展空间环形桁架天线结构间隙铰链的动刚度问题进行了理论与实验分析.建立了铰链动刚度的模型,分析了外激励、铰链间隙及铰链振动幅值对动刚度系数的影响.结果表明,间隙对动刚度系数的影响较为显著,随着间隙的增大,铰链的动刚度系数将会降低.同时,通过实验分析,验证了理论模型的正确性.     

考虑关节间隙的插齿机主传动机构动态特性

针对插齿机的工作要求,设计了双曲柄-曲柄滑块机构为插齿机的主传动机构.建立了双曲柄-曲柄滑块机构的含关节间隙多体动力学的模型,并进行了运动仿真.研究了不同大小的关节间隙、不同位置关节间隙对滑块运动特性的影响.研究结果表明:同一关节处,随着间隙的增加,工作行程滑块的速度特性变差,但是滑块位移曲线不变;在不同关节施加同样大小的间隙,滑块的位移与速度均受到影响;关节E处的间隙会使得滑块速度波动幅值最大,同时会增加滑块行程,使得滑块回程时的最大速度滞后,但数值会增加.研究结果可对插齿机主传动机构的开发提供参考.     

计及尺寸公差和配合的平面连杆机构优化设计

分析了设计与制造过程的关联性,考虑了杆长公差和孔轴配合对系统运动精度的影响,基于蒙特卡罗算法,提出了计及公差和配合的平面连杆机构优化设计方法,预测了制造后机构运动的误差.优化设计了含间隙连杆角位移机构,与经典的模糊稳健优化设计及稳健优化设计相比,误差的均值和标准差变化一致,说明了所提方法的有效性;将其拓展应用于不同配合的间隙模型优化,实现了设计阶段对机构运动误差范围的预测,为机构优化设计提供了一套可量化的评价体系.     

百万伏断路器传动机构有限元建模与分析

针对百万伏断路器工作特性试验成本高、部分试验参数难以获取的问题,在考虑结构柔性的情况下,建立含铰间间隙的传动机构非线性动力学模型,对动触头分、合闸输出位移及速度特性进行仿真分析,探讨动触头径向位移特性及拐臂轴套挤压变形产生机理.结合试验测试动触头位移及速度特性,验证了仿真模型的准确性,为传动机构性能优化提供依据.     

一种含间隙的柔性并联机构动力学仿真

运动副间隙和杆件柔性关乎机构动态特性及精度。以3-RSR并联式天线机构为研究对象,基于ADAMS软件建立其含间隙动力学模型,并考虑杆件柔性进行含间隙并联机构动力学仿真与偏差分析。通过对比分析仅考虑转动副间隙时不同间隙尺寸大小、单间隙、双间隙与三间隙下的仿真变化曲线,以及仅考虑杆件柔性时仿真变化曲线,分别获得转动副间隙与杆件柔性对机构偏差的影响规律,进一步分析得到不同杆件材料下综合考虑转动副间隙和杆件柔性对机构偏差的影响规律,以分析对并联式天线机构运动性能和稳定性的影响。研究工作对综合考虑运动副间隙和杆件柔性时并联式天线机构动态特性的研究及其设计具有一定的指导意义。     

平面轨迹机构多目标的运动精度可靠性评价

提出了一种多尺寸概率综合法,对考虑构件杆长公差和运动副间隙的平面轨迹机构进行了运动学设计.构建轨迹点运动误差的概率模型,以运动精度最大失效概率最小化为目标,将可靠性和运动无缺陷作为性能概率约束,建立了机构运动精度可靠性概率优化设计数学模型,并验证了模型的有效性.在满足给定运动输入输出关系的前提下,优化出了各配合方案的最优杆长及允差等设计参数.根据铰点配合方案及优化获得的杆长尺寸公差均值,得到了不同铰点配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度;结合预估制造成本,进行方案综合评价.研究结果表明铰点B,C,A和D的配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度依次增大.兼顾成本和可靠度,给出了最优设计方案.