考虑间隙的工业包缝机刚柔耦合动力学研究

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随着工业包缝机往高速、高精度方向发展,建立更精确的动力学模型显得尤为重要。传统的动力学建模中,对包缝机构件的刚性假设与对运动副理想化的建模,使得仿真的结果误差较大,精度也较低。转动副间隙是影响多体系统动力学特性的主要因素之一,间隙的存在,降低了系统运动精度。各构件间的相互碰撞、分离及摩擦,使得系统具有典型的非线性特性,并引发机械振动、噪音,从而降低系统的性能、可靠性及使用寿命。因此,分析与预测含间隙机械系统动力学特性已成为工程领域的研究热点之一。  为建立更精确的动力学模型,本文首先回顾了工业缝纫机在机电机控制系统、动力学仿真建模、减振降噪、运动轨迹分析与人机工程几个方面的研究现状,以及间隙机构在单间隙、多间隙、间隙加刚柔耦合与润滑几个方面的研究现状。第二章介绍了900E型工业包缝机的实际物理结构,并对整机进行了机构分解;在Adams里面建立了整机的多刚体动力学模型与刚柔耦合动力学模型,并进行了运动学分析与验证。第三章描述了间隙运动副模型的建模理论,选用了合适的法向接触力模型、摩擦力模型与润滑力模型,并编写用户子程序嵌入Adams仿真分析中,用四连杆机构进行了参数影响分析,验证了子程序的有效性。第四章在前两章的基础上建立了考虑间隙的包缝机刚柔耦合动力学模型,研究了间隙尺寸、间隙数量、摩擦系数与润滑对包缝机动力学特性的影响,并进行了定量分析,对接触碰撞的过程进行了分析并运用庞加莱图分析了系统的非线性特征,表明间隙的存在使得系统的稳定性降低,为包缝机运动副中合适的间隙值设计制造提供参考。第五章为全文的总结与展望,指出动力学建模中还有待改进的地方与挑战。
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