平面弹性五杆机构动平衡仿真分析及实验研究

摘要

对于弹性机构，机构的惯性力使机构产生震动力和震动力矩，而震动力和震动力矩又导致构件的振动、变形，构件变形必定会改变惯性力，从而增加震动力和震动力矩。因此，对弹性机构进行动平衡研究时，有必要同时考虑机构的震动和构件的弹性振动这两个动力学指标。本文采用部分冗余伺服电机（PRSM）法，对平面弹性五杆机构的动力平衡进行了仿真分析和实验研究。
　　本文的前一部分，首先建立平面弹性五杆机构的有限元模型，并对其进行动力学仿真分析，仿真结果表明，随着曲柄转速的不断增加，机构的震动和构件的弹性振动均不断加剧。然后，将机构的震动、构件的弹性振动、以及二者的综合分别作为优化目标，利用PRSM法对机构模型进行动平衡优化，研究比较三种优化效果。
　　本文的后半部分，基于力矩守恒原理，提出了一种震动力矩测量方法。根据该方法，设计、搭建实验平台，并测量两种运动构型下机构的震动力矩。将实验数据与仿真得到的数据进行对比分析，验证该方法的可行性及正确性。最后，利用该实验平台做实验来验证PRSM法的动平衡优化效果。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 平面弹性连杆机构震动平衡国内外研究现状

1.3 平面弹性连杆机构的振动控制国内外研究现状

1.4 本课题的主要研究内容及目标

1.5 本章小结

第二章 平面弹性五杆机构动力学理论分析

2.1 系统运动微分方程的推导

2.3 平面弹性五杆机构系统运动微分方程

2.4 平面弹性五杆机构系统运动微分方程的求解

2.5 动力学参数的求解

2.6 本章小结

第三章 平面弹性五杆机构动力平衡仿真研究

3.1 SPACAR简介

3.2 基于SPACAR的平面弹性五杆机构的动力学仿真

3.3 伺服电机转角规划

3.4 MATLAB遗传算法介绍

3.5 PRSM法对机构动平衡优化

3.6 取不同优化目标对比

3.7本章小结

第四章 平面弹性五杆机构震动实验台设计

4.1 引言

4.2 震动力矩测量的理论基础

4.3 震动实验台设计

4.4 实验装置

4.5 测量方法的实验验证

4.6 本章小结

第五章 平面弹性五杆机构实验研究

5.1 实验过程

5.2 实验结果及分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 课题研究工作总结

6.2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢