焊接鉸鏈間隙和構(gòu)件設(shè)計(jì)方案

1、通常，由于機(jī)構(gòu)制造和安裝誤差以及在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的正常磨損，使聯(lián)接構(gòu)件的副元素間產(chǎn)生間隙，導(dǎo)致構(gòu)件副元素間發(fā)生嚴(yán)重碰撞和猛烈的沖擊，增加了構(gòu)件元素間的動(dòng)應(yīng)力，加劇了桿件磨損、增大了彈性變形，還產(chǎn)生噪聲及引起系統(tǒng)振動(dòng)，從而降低了機(jī)械系統(tǒng)的整體效率。針對(duì)機(jī)構(gòu)間隙問題，BAUCHAU等提出一種用于描述柔性多體系統(tǒng)中典型間隙鉸鏈的運(yùn)動(dòng)學(xué)的方法ZHAO等討論了鉸鏈間隙的大小對(duì)空間串聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)性能的影響陳江義等分析了含鉸鏈間隙并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)

2、KAKIZAKI等研究了含鉸鏈間隙的空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模，并考慮了桿件的柔性何柏巖等提出并建立了剛?cè)嵝詸C(jī)械臂在含鉸鏈間隙情形下的動(dòng)力學(xué)模型。雖然目前國(guó)內(nèi)外對(duì)機(jī)構(gòu)含鉸鏈間隙時(shí)的動(dòng)力學(xué)及柔性并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了大量的分析研究，但對(duì)于含鉸鏈間隙并考慮柔性的并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析還需要進(jìn)一步深入。因此，以3ＲＲＲT并聯(lián)機(jī)構(gòu)為對(duì)象，利用ADAMS軟件，在同時(shí)考慮天盛鉸鏈天盛鉸鏈間隙和構(gòu)件柔性情況下，對(duì)其動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行分析。含鉸鏈間隙機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型含

3、鉸鏈間隙機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型由于含間隙的鉸鏈在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生碰撞，而金屬材料的零件具有彈性和阻尼特性，并且鉸鏈運(yùn)動(dòng)過程的各個(gè)狀態(tài)的變化也需要一定的過渡，為了使分析結(jié)果更加切合實(shí)際，根據(jù)運(yùn)動(dòng)彈性動(dòng)力分析理論，為了彌補(bǔ)庫(kù)侖摩擦力模型不能準(zhǔn)確描述靜摩擦到動(dòng)摩擦過程中摩擦力變化情況，選用非線性彈簧阻尼接觸力模型和修正的庫(kù)侖摩擦力學(xué)模型來(lái)建立機(jī)構(gòu)含鉸鏈間隙時(shí)的動(dòng)力學(xué)模型。1.1非線性彈簧阻尼接觸力模型在分析機(jī)構(gòu)含鉸鏈間隙的動(dòng)力學(xué)特性時(shí)，需要計(jì)算接觸

4、力。為了計(jì)算鉸鏈銷軸與套筒的接觸力，需建立一個(gè)能表示兩碰撞體的材料特性、碰撞速度、接觸時(shí)的表面特征的分析模型。運(yùn)用赫茲接觸模型，并考慮阻尼產(chǎn)生的能量損失來(lái)建立接觸力模型。Fn=FkFd=KδnDδ(1)式中:Fk為彈性力，F(xiàn)d為能量損耗，K為剛度因子，D為阻尼系數(shù)，δ為撞入深度，δ為碰撞速度。由于構(gòu)件是金屬接觸，力指數(shù)n取為1.5。柔性構(gòu)件模型柔性構(gòu)件模型ADAMS中構(gòu)建柔性構(gòu)件的3種方式:(1)將柔性體離散化，分段形成多個(gè)剛性體(2)

5、用ADAMSAutoFlex模塊直接創(chuàng)建柔性體(3)結(jié)合ANSYS軟件平臺(tái)和ADAMS軟件建立柔性構(gòu)件體。由于第3種方法建立的柔性體能比較真實(shí)地反映實(shí)際柔性體的運(yùn)動(dòng)情況，所以文中選擇該方法。具體操作過程如下:把在三維軟件中生成的構(gòu)件模型輸入ANSYS建模軟件中，并適當(dāng)選擇單元類型劃分單元。把節(jié)點(diǎn)建在構(gòu)件與系統(tǒng)中其他構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)中心處，并使用剛性接觸區(qū)域來(lái)處理該節(jié)點(diǎn)。對(duì)該構(gòu)件模型實(shí)施模態(tài)分析，把外部使用的節(jié)點(diǎn)作為ADAMS模型中的節(jié)