考虑间隙的发动机曲柄滑块系统动态特性仿真研究

发动机是汽车的核心部件,曲柄滑块机构是发动机中的重要的传递力和位移的机构。建立曲柄滑块系统的多刚体模型,并通过对系统的运动学机型分析,得到曲柄滑块系统的速度方程与加速度方程。分析转动副间的间隙,并通过建立系统的尺寸链,利用极限法计算得到考虑转动副间隙影响时滑块运动到上止点时的位置。分析发动机的压缩比,建立发动机压缩比计算公式,找到发动机压缩比与滑块上止点的位置、转动副间隙之间的关系。利用MATLAB/Simulink对曲柄滑块系统进行运动仿真,分别得到曲柄作匀速、匀加速运动时,滑块位移与输入的关系。根据仿真得到的滑块运动位移结果,分别计算考虑和忽略转动副间隙时发动机的压缩比。通过结果对比可以看出,由于转动副间隙的存在,减小了发动机压缩比,降低了发动机性能,不利于发动机燃油经济性。     

含全运动副间隙的机构动力学特性研究

以曲柄滑块机构为研究对象,考虑机构除驱动转动副以外的所有运动副间隙,即剩余两处转动副间隙和滑块与轨道间移动副间隙,利用动力学分析软件ADAMS对机构进行动力学仿真分析,并将仿真结果与含有双转动副间隙的曲柄滑块机构动力学仿真结果进行对比,以确定全运动副间隙对机构动力学特性的影响。结果表明:与含双转动副间隙相比,全运动副间隙增加了机构震荡的次数,降低了机构的稳定性。在机构设计时要综合考虑机构除驱动运动副以外的所有运动副间隙以提高机构的动力学性能。     

不同转动副间隙对曲柄群驱动机构的动力学特性影响研究

曲柄群机构是一种含有冗余约束的连杆桁架驱动机构.针对机构特性,在采用"连续接触模型"的动力学模型基础上,以6个曲柄的曲柄群机构为例,建立机构虚拟仿真模型,利用Adams对转动副间隙半径不同时的机构动力学特性进行了研究.结果表明,在一定的要求精度范围内,转动副间隙大小对从动构件的位移和速度的整体影响不大,但对从动构件加速度和接触力影响明显;转动副间隙半径设置越大,从动构件加速度和运动副接触力振荡幅值越小,振荡频率越大.     

含间隙转动副冗余约束机构的动力学特性

运动副间隙将引起机构运动精度降低,产生振动与噪声,甚至导致机构失效。基于单个平面间隙全文的存在将导致系统增加两个自由度,对含间隙冗余约束平行四边形机构实际自由度进行分析,采用间隙铰接触碰撞模型和拉格朗日方法建立该机构动力学模型,分析了间隙值和间隙位置对机构动力学特性的影响规律。结果表明,随着转动副间隙值的增加,机构运动精度降低,同时平衡力矩的冲击特征减弱;不同位置的转动副两元素接触频率存在差异,因此间隙位置对机构振动存在影响。通过研究含间隙转动副冗余约束机构动力学特性,可以为机构运动副元素尺寸设计及加工过程提供理论指导。     

连杆机构转动副中的某些运动学间隙效应

机构转动副中的间隙当其零件间的接触消失时会给系统带来破坏性的冲击。为了建立保持接触的条件,或为了预测接触消失的条件,就需要对运动的机构进行动力学分析。这种分析需要考虑转动副的间隙。本文分析了在一个转动副中含有间隙的四连杆机构,以求得转动副零件间的接触条件。一个尺寸相当小的间隙可模拟为一个具有有限长度的无质量构件。这样的模型具有增加机构一个自由度的效应。为了求解运动方程式,需要已知两个构件在某一特定时间的角位置和角速度。曲柄给定的运动,提供了其中的两个初始条件。由于间隙构件是无质量的,所以它的方向和运动是与间隙构件矢量力的方向和方向变化率是一致的。系统的动力学分析可以建立一组非线性的无法直接求解的微分方程式。本文试图根据零间隙轴承矢量力的方向和方向变化率来建立合理的初始条件,并试图确定机构对任选初始条件的运动响应的灵敏度。总的来说,机构构件的运动不受无质量间隙构件的影响。然而,间隙轴承矢量力是取决于间隙构件的角速度和角加速度,而且这些运动对初始条件是敏感的。在确定实际的轴承矢量力时,无质量间隙构件的振荡运动尤为重要,在转动副零件间的接触消失的条件下也是如此。可以参考实验数据,以证明预测的转动副力的振荡。     

耐受大温差的转动连接分析与设计方法

针对转动连接在大温差等复杂环境下的使用要求,在理论分析基础上提出一种对由深沟球轴承或角接触轴承所构成定位预紧轴系的分析与设计方法.该方法用计算机辅助设计软件绘制出由轴承的径向间隙、轴向位移、滚珠和滚道之间最大接触应力等确定的轴承安全区域图,并根据轴系的具体结构、材料及配合形式等条件绘制出温度变化时轴承径向间隙与轴向位移之间的变化关系图即轴承间隙变化图;将轴承间隙变化图集成到轴承安全区域图中,确定出两图交集最大时轴承间隙变化图与轴承安全区域图之间的相对位置;利用由该相对位置给出的数据求出轴系的各待定参数,完成轴系分析与设计.应用该方法对某空间转动关节轴系进行分析与设计,验证了该方法在实际中的有效性.     

融合词频特征的转动副间隙热成像监测模型

转动副的配合间隙直接影响着其配合精度，考虑到含间隙的转动副运行时会由于碰撞产生能量损耗，提出一种融合词频特征的转动副热成像间隙监测方法。为了有效获取异常热量分布，提出基于欧式-通道分离的含间隙转动副特征热图像提取方法。通过构建视觉词袋模型提取特征热图像的词频矩阵，基于多层感知机提取词频矩阵的词频特征。采用嵌入注意力机制的卷积神经网络对含间隙转动副的特征热成像提取特征。将词频特征融入热图像特征，提出基于特征融合的转动副间隙监测方法，克服采用单一热图像特征进行间隙监测准确率不高的问题。最后搭建转动副间隙故障模拟实验台，验证了融合特征的转动副间隙监测方法的有效性。     

含间隙平面机构的精度优化设计

综合利用概率论与数理统计相关知识,以机构原始误差为随机变量,分析转动副间隙对机构运动精度的影响．推导出机构输出极限误差与构件原始误差及间隙值的关系,并综合考虑加工制造成本,构建出一种多目标精度优化设计模型．在各杆杆长误差、转动副间隙值的大小和加工制造成本之间达成均衡。     

机构中单个构件的混沌

以组成机构的基本构件为研究对象 ,建立了间隙转动副的分离接触模型 ,以此模型采用牛顿力学的方法建立机构的动力方程 ,通过数值解得出了间隙转动副在机构运动中存在混沌运动 ,同时 ,还得出了某些参数对混沌性态的影响     

杆长误差和运动副间隙对平面机构运动可靠性的影响分析

在考虑平面机构杆件误差和运动副间隙的基础上，建立了基于概率的平面机构运动模型，通过蒙特卡洛方法对曲柄滑块机构的运动可靠度进行分析，分析表明：在转动过程中，曲柄滑块机构的可靠性呈周期性变化；当仅考虑杆长误差的情况下，曲柄转角为(π/2,π)∪(π,3π/2)范围内出现最高失效概率；当仅考虑运动副间隙的情况下，曲柄转角为π/2和3π/2时失效概率最高；杆件误差和运动副间隙的共同作用将会导致机构可靠性快速降低。     

一种含间隙两转动一移动解耦并联机构混沌现象辨识

以自主提出的PU-RCRR-CRRR两转动一移动解耦并联机构为研究对象,针对虎克铰的运动副间隙,结合Lankarani-Nikravesh接触力模型与牛顿-欧拉法建立了机构动力学模型;分析了机构的动态响应,并通过Poincare映射以及最大李雅普诺夫指数对机构混沌现象予以辨识。研究结果表明,含间隙的两转动一移动解耦并联机构的动力学响应中确实存在混沌现象。     

曲柄群驱动机构中的间隙问题研究

研究了曲柄群驱动机构中各个运动副处的间隙问题。曲柄群驱动机构是一种新兴的传动机构,为了保证机构的加工精度,使机构能够正常运转,防止产生装配应力,运动副处必须留有间隙。但是间隙的存在会对机构产生很多不利影响,这就需要寻求可以减小其影响的方法。实际应用中,可以根据需要选择适宜的轴的支撑组合型式,进行转动副的合理设计与配置,注意改善摩擦和润滑条件,并通过计算选取合理的运动副间隙,综合运用以上各种方法以减小运动副间隙的影响。     

含间隙弹性传动机构的仿真分析

针对间隙及构件弹性对某传动机构的可靠性运行有着较大的影响作用,以该机构的理想状态为基础,建立了同时考虑转动副间隙和构件弹性的机构分析模型。通过ADAMS软件平台仿真,分别对理想机构、含间隙机构、以及同时考虑构件弹性和间隙3种情况下的该传动机构进行模拟,最终得出该传动机构的位移、速度、加速度及运动副接触反力的变化规律。结果表明:间隙副中轴销与轴套产生的内碰撞导致了加速度及副反力较大的波动;而考虑构件弹性后,间隙处产生的加速度及副反力幅值减小,接触碰撞时间增长,即对间隙副中轴销与轴套的碰撞有一定的缓冲作用。     

混合运动副间隙对六杆机构动力学特性的影响

以牛头刨床六杆机构为研究对象,考虑机构中的2个移动副和除驱动转动副以外的4个转动副都为含间隙的运动副,使用ADAMS分析软件对理想无间隙的六杆机构、只含转动副间隙的六杆机构、只含移动副间隙的六杆机构以及含上述混合间隙的六杆机构进行动力学仿真,将4种情况中的六杆机构仿真数据进行对比,从而明确了混合运动副间隙对于六杆机构相关动力学参数及特性的影响机制。结果表明:运动副间隙的数量和类型均增加的混合运动副间隙降低了六杆机构的稳定性以及运动精度,导致机构出现了高频率的振荡,最终削弱了六杆机构的动力学性能,但其在一定程度上反而可抑制移动副间隙造成的机构的振荡。     

爬楼轮椅座椅姿态调节机构的可靠度及灵敏度分析

爬楼轮椅座椅姿态调节机构为一新型两自由度交叉四连杆机构,其运动精度直接影响着爬楼轮椅运动的稳定性。针对座椅姿态调节的交叉四杆机构,利用矩阵的方法建立了机构输入、输出关系的运动精度分析模型,进而建立了机构运动精度的可靠度及灵敏度数学模型。在基本尺寸误差和运动副间隙误差的基础上,求解出了三种运动副间隙误差情况下机构运动精度的可靠度。同时,也求解出了在不考虑运动副间隙误差情况下机构中各基本参数的可靠性灵敏度,最后利用Matlab进行仿真发现机构保持了较高的可靠度及适当增加杆长可改善机构的灵敏度。     

多间隙运动副四杆机构运动特性研究

运动副存在间隙会造成机构精确度的降低,为了研究运动副间隙对机构运动可靠性的影响,以含间隙转动副的平行双曲柄四杆机构为研究对象。根据运动副对目标构件的作用特性定义了运动副的性质,利用ADAMS研究了间隙运动副对机构不同目标构件运动特性的影响。结果表明:二级驱动间隙副比一级驱动间隙副对目标杆Ⅲ运动特性的影响更明显,但杆Ⅲ长度增加会减弱二级驱动间隙副的影响;另外,驱动间隙副比约束间隙副对目标杆Ⅱ的速度影响更大。     

一种间隙副连杆模型及其在复杂机构精度分析中的应用

由于运动副间隙的存在以及制造误差而导致的精度丧失、冲击、噪声、寿命降低等问题已引起人们的关注,本文利用概率统计概念建立的考虑运动副间隙和杆长误差的“随机杆”机构模型首次应用于分析真空开关复杂机构系统的运动精度问题,研究表明各尺寸参数误差对位移、速度、加速度精度有不同敏感程度,机构输出的位移、速度、加速度对各几何参数的敏感程度不仅与运动位置有关,而且构成机构系统的各构件对输出精度的影响存在较大差异。     

转动副形位误差对飞剪剪刃间隙影响的分析

为精确分析因转动副形位误差而引起的飞剪剪刃间隙变化,对转动副形位误差和剪刃间隙范围之间的关系进行数学建模,并对模型进行分步分析、求解,得到了精确的飞剪剪刃间隙变化图谱,以及剪刃间隙的最值和转动副部件的相应偏心位置角。运用该方法计算、分析了对剪刃间隙影响较大的主要转动副部件。结果表明,转动副形位误差对剪刃间隙的影响较为明显;飞剪剪刃间隙对曲柄转轴与机架之间、曲柄与连杆之间转动副处零部件的形位误差较为敏感。     

可调镗刀的快速调节

许多可调镗刀是靠转动细牙螺杆来调节镗刀的加工直径。由于细牙螺杆的螺距较小，当调节尺寸较大时，操作者需要多圈转动螺杆，不但调节速度低，而且因螺纹存在配合间隙，螺杆转动的读数值往往与刀杆实际移动量不符，需要多次试切、校正才能得到正确的加工结果。为了实现镗刀的快速调节，我们设计制造了一种带快速调节机构的新型可调镗刀，取得了较好的实用效果。这种快速调节机构如图1所示。两把刀杆接间隙配合对称安装在镇刀体槽中，各调节螺杆与刀杆连接的一端带有内六万孔，另一端在调节器内定位且带有刻度。在加工变径孔时，首先按两孔…     

含间隙多连杆机构刚柔耦合动力学建模与分析

针对间隙和柔性构件对多连杆机构动力学响应的影响，研究了一种适用于多连杆机械式压力机的平面六杆机构。建立了转动副间隙矢量模型，通过Lankarani-Nikravesh法向接触力模型和改进的库伦摩擦力模型建立了转动副间隙处的碰撞力模型。基于绝对节点坐标法建立了柔性梁单元模型，通过拉格朗日乘子法建立了含间隙机构的刚柔耦合动力学方程，并通过Adams虚拟仿真软件验证了动力学模型和理论分析的正确性。研究间隙值和摩擦系数对机构动力学响应的影响，利用相图、Poincare映射图和分岔图对机构的非线性特性进行分析，结果表明，随着间隙值的增大和摩擦系数的减小，机构受到的影响越大，产生的响应峰值越高，同时转动副间隙处的混沌现象有所增强。