【摘要】： 隨著機器日益向高速、高精度、輕型、重載及自動化方向發(fā)展,輕質(zhì)機構(gòu)所固有的彈性及其在高速運轉(zhuǎn)時較高的激擾頻率,使得振動與噪聲問題越來越嚴重。如何有效地抑制彈性連桿機構(gòu)中的有害彈性振動是在通用機械、航空航天及軍事工業(yè)等領(lǐng)域設(shè)計良好產(chǎn)品必須解決的關(guān)鍵問題。本文以廣泛應(yīng)用于包裝機械的平面四連桿機構(gòu)為研究對象,建立了機構(gòu)系統(tǒng)的動力學(xué)模型,并用多種數(shù)值方法對其動態(tài)響應(yīng)進行求解,通過實驗與仿真對比,驗證了模型的正確性;研究了彈性機構(gòu)的振動主動控制問題及控制方法。 采用有限元法對彈性連桿機構(gòu)進行了動力學(xué)模型的建立,在建模過程中綜合考慮了機構(gòu)的剛彈耦合效應(yīng)以及它們對系統(tǒng)質(zhì)量和剛度等的影響。同時還考慮了與構(gòu)件的分布質(zhì)量的轉(zhuǎn)動慣量相對應(yīng)的動能。在應(yīng)變能中,考慮了剪切變形的影響效應(yīng)以及橫向位移對拉壓應(yīng)變能的影響效應(yīng)問題。因此,該模型可以較精確地反映具有較大柔度的機構(gòu)在高速運行時的動態(tài)特性。 由于彈性連桿機構(gòu)的動力學(xué)模型是一非線性、強耦合的時變微分方程,求解時不能采用傳統(tǒng)的實模態(tài)的求解方式,本文采用直接積分法中的Wilson—θ法求解其動態(tài)響應(yīng)。而對簡化后的動力學(xué)模型則采用了KES與QDA兩種方法求解,并將仿真結(jié)果進行了對比。最后采用ADAMS虛擬樣機軟件對比仿真分析了連桿機構(gòu)剛彈性時的響應(yīng)情況,得到了彈性連桿系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。通過對比以上幾種仿真結(jié)果可以得出,QDA法求得的彈性響應(yīng)較KES法要更接近ADAMS仿真結(jié)果。 在結(jié)構(gòu)及機器動力學(xué)實驗臺上,通過改進連桿結(jié)構(gòu),對平面彈性連桿機構(gòu)進行了相應(yīng)的實驗研究,將實驗結(jié)果與仿真結(jié)果進行對比,驗證了精確有限元建模方法及求解響應(yīng)的正確性。 應(yīng)用基于滑模變結(jié)構(gòu)控制理論,研究了彈性連桿機構(gòu)的振動主動控制方法,通過改進滑模變結(jié)構(gòu)控制輸入,在達到完成控制要求的同時,抑制輸出搖桿中的彈性變形。仿真結(jié)果證實了該方法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH112
【圖文】：

1.1 本課題研究的背景及意義在包裝機械中，連桿機構(gòu)是最主要的構(gòu)件之一，它主要用于執(zhí)行動作，如機中常用連桿機構(gòu)與凸輪機構(gòu)作執(zhí)行構(gòu)件，臥式包裝機的橫封采用曲柄導(dǎo)桿，糖條切斷分割和包裝材料的牽引采用齒輪連桿組合機構(gòu)來實現(xiàn)短暫停留功求等[1]。隨著包裝機械向高速、高精度、輕型、重載及自動化方向的發(fā)展，連構(gòu)中固有的彈性性能表現(xiàn)得更為明顯。由于機器或機構(gòu)質(zhì)量的減輕,速度的，構(gòu)件的彈性振動必然加大，結(jié)果會使整機或構(gòu)件產(chǎn)生變形、振動、噪聲、工作環(huán)境；同時降低了機構(gòu)運動的精度,影響了精密化的要求。在通用機械、、食品、包裝印刷等領(lǐng)域使用著以連桿機構(gòu)為主體的各種高速機構(gòu)，這些機低階諧振等彈性振動的存在會使系統(tǒng)運動軌跡失真、使輸入輸出關(guān)系產(chǎn)生偏差壞了機械系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，有的甚至?xí)斐蓢乐厥鹿�。這些問題現(xiàn)，使得連桿機構(gòu)的研究也有了許多新的課題。

1.1 本課題研究的背景及意義在包裝機械中，連桿機構(gòu)是最主要的構(gòu)件之一，它主要用于執(zhí)行動作，如機中常用連桿機構(gòu)與凸輪機構(gòu)作執(zhí)行構(gòu)件，臥式包裝機的橫封采用曲柄導(dǎo)桿，糖條切斷分割和包裝材料的牽引采用齒輪連桿組合機構(gòu)來實現(xiàn)短暫停留功求等[1]。隨著包裝機械向高速、高精度、輕型、重載及自動化方向的發(fā)展，連構(gòu)中固有的彈性性能表現(xiàn)得更為明顯。由于機器或機構(gòu)質(zhì)量的減輕,速度的，構(gòu)件的彈性振動必然加大，結(jié)果會使整機或構(gòu)件產(chǎn)生變形、振動、噪聲、工作環(huán)境；同時降低了機構(gòu)運動的精度,影響了精密化的要求。在通用機械、、食品、包裝印刷等領(lǐng)域使用著以連桿機構(gòu)為主體的各種高速機構(gòu)，這些機低階諧振等彈性振動的存在會使系統(tǒng)運動軌跡失真、使輸入輸出關(guān)系產(chǎn)生偏差壞了機械系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，有的甚至?xí)斐蓢乐厥鹿�。這些問題現(xiàn)，使得連桿機構(gòu)的研究也有了許多新的課題。

0 1D = D + a M +aC% t L進行下列計算：0 3) ( ) [ ( ) 2 ( ) ( )] t t a tt t a t+ + θ + + +Q M U U U& && θ t 時刻的位移U (t + θ t ) = Q( t + θ t)%，速度和位移5 78( ) ( )] ) [ ( ) ( )]) ( ) [ ( t t t a a t t t t t a t θθθ+ + + + ++ + + U UU UU U & && &&& && 3-2 所示。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 傅衣銘,張思進;非慣性參考系中板的非線性振動分析[J];固體力學(xué)學(xué)報;1997年02期

2 馮志華,胡海巖;高速機構(gòu)動力學(xué)研究進展[J];力學(xué)進展;2002年02期

3 黃文虎,王心清,張景繪,鄭鋼鐵;航天柔性結(jié)構(gòu)振動控制的若干新進展[J];力學(xué)進展;1997年01期

4 于清,洪嘉振;柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)的若干熱點問題[J];力學(xué)進展;1999年02期

5 傅衣銘,張思進;非慣性參考系中彈性殼的非線性振動分析[J];力學(xué)學(xué)報;1997年05期

6 丁文鏡;王和祥;蔡堅;;關(guān)于撓性轉(zhuǎn)子的主動控制減振[J];振動與沖擊;1988年03期

本文編號：2743451