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基于SIMULINK的含间隙机构动力学仿真及可靠性研究

杨倩  
【摘要】:随着机械向高速、精密化发展,机构可靠性受到越来越多的关注。因此探索更能符合客观实际、更方便、更精确、更经济的机构可靠性分析方法越来越引起人们的重视,成为亟待解决的研究课题之一。为此,本文对含间隙复杂机构进行了一些有意义的探索。 本文将阶跃函数与二状态模型结合对含间隙平面连杆机构的分离与碰撞过程建立了统一的数学模型,较全面地考虑了间隙所带来的影响。根据数学模型,建立机构的动态仿真模型,并以含间隙曲柄滑块机构为例,说明如何利用MATLAB软件中的动态仿真工具SIMULINK构造机构的动态仿真模型的过程,为复杂机构的动态研究提供了一种新的思路。 主要研究了运动副间隙对机构动态特性的影响,对比分析了含间隙与无间隙、不同间隙值、不同转速、不同阻尼系数、不同刚度系数机构的动态特性。综合分析得出,间隙对机构动态特性的影响是很大的,它的存在使得机构动态响应显著增加,并在碰撞时发生高频大幅度振荡,严重恶化了机构的动态特性,所以运动副间隙的影响是不容忽视的,特别是对于高速、精密机构,在进行动力分析时计入间隙是完个必要的。但是,通过分析也可以看山,改变机构的某些参数可有效地减少运动副间隙所带来的负面影响。如适当提高机构的转动速度,尽量减小运动副间隙,增大材料的刚度系数和阻尼系数,可以有效抑制副元素的分离,使机构保持稳定运转。 基于Simulink与Monte Carlo方法建立机构可靠性仿真模型,对机构的概率特性及可靠性进行了研究。分析得出运动副间隙对机构的可靠度影响较为显著,但是适当的选择机构的运行速度,可有效的提高机构的可靠性。


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