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《兰州理工大学》 2011年
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考虑原始误差与磨损的机构运动可靠性分析

同长虹  
【摘要】:随着现代机械日益向着高精度、高可靠性方向发展,对机构运动可靠性提出了更高的要求。由于影响机构可靠性的因素的复杂性和随机性,加上我国可靠性研究起步较晚,因此,关于机构可靠性的研究还有很多工作要做。 本文先从单个机构的运动可靠性分析着手,对机构误差理论、运动副磨损等问题进行了较深入的研究,分析了机构原始误差、运动副原始间隙以及运动副磨损对机构输出误差的影响,建立了单个机构运动可靠性分析模型,在此基础上,建立了多个机构组成的传动系统的运动可靠性分析模型,并对模型的应用进行了研究,通过本文的工作,取得了一定的研究成果,现将主要研究内容和成果概括如下: 1、在对机构误差根源分析的基础上,建立了机构误差的通用分析模型,采用转化机构法,分别建立了曲柄滑块机构和铰链四杆机构位置误差的分析模型,采用影响系数法,建立了凸轮机构位置误差的计算模型。以游梁式抽油机主机构——曲柄摇杆机构为例,根据所建模型利用MATLAB软件编写计算程序,对抽油杆冲程误差进行了应用分析,验证了模型的有效性和分析方法的可行性。 2、根据机构的工作特点提出以研究稳定阶段磨损为主的解决机构运动副磨损问题的思路。根据机构运动时构件受力、运动速度呈现周期性循环的特征以及机构运动副连续接触理论,针对运动副磨损以粘着磨损为主的结论,对Archard磨损计算模型进行了改进,建立了机构运动副磨损的实用计算模型(δ_w = k_sp_sv_sj_sn_s+k_hp_hv_hj_hn_h)。 3、提出根据运动分析确定任意时刻运动副元素的相对运动速度,采用静态动力学理论分析机构受力,提出将运动副磨损简化为两个凸凹圆柱形刚体连续接触模型,利用赫兹接触应力计算公式,确定各位置的接触应力,根据套孔与轴销的相对运动特点,确定其单位周期的磨损次数,解决了运动副磨损模型的具体应用问题。 4、根据应力-强度干涉模型,分别建立了:①考虑机构原始误差、②同时考虑机构原始误差与原始间隙、③综合考虑机构原始误差与原始间隙以及运动副磨损影响三种情况下机构运动可靠性模型。利用所建立的模型和编写的MATLAB计算程序,对曲柄滑块机构的运动可靠度进行了模型应用。 5、在对单个机构可靠性研究的基础上,根据系统可靠性理论和多机构系统的组成特征,将复杂机构传动系统划分为串联组合、并联组合和混联组合三种类型,分别建立了对应的机构输出误差计算模型。 6、分析了传动系统中各个机构的组合类型、排列顺序、机构传动比大小等对传动系统输出精度的影响,并对传动系统设计时各个分机构运动精度分配方法进行了讨论,利用建立的多机构系统的运动误差计算模型,对振动筛传动机构进行了实例应用研究。
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