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    基于Pro_E的六相并列连杆脉动无级变速器仿真研究.pdf

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    基于Pro_E的六相并列连杆脉动无级变速器仿真研究.pdf

    p 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. nbsp; nbsp;http//www.cnki.net基 于 Pro /E的 六 相 并 列 连 杆 脉 动 无 级 变 速 器 仿 真 研 究 3卿 艳 青 ,王 俊 发佳 木 斯 大 学 机 械 工 程 学 院 ,黑 龙 江 佳 木 斯 nbsp; 154007摘 要 建 立 了 六 相 并 列 连 杆 脉 动 无 级 变 速 器 的 数 学 模 型 ,并 借 助 Pro /E仿 真 模 块 对 其 进 行 了 运 动 学 分 析 ,得 到 了 无级 变 速 器 中 各 杆 位 置 、 速 度 、 角 加 速 度 随 输 入 转 速 、 调 速 杆 位 置 的 变 化 而 变 化 的 规 律 。 为 六 相 并 列 连 杆 脉 动 无 级 变 速 器在 工 程 中 的 应 用 提 供 了 参 考 依 据 。关 键 词 脉 动 无 级 变 速 器 ; Pro /E;运 动 仿 真 ;连 杆 机 构中 图 分 类 号 TH133. 5 nbsp; nbsp;文 献 标 识 码 A nbsp; nbsp;文 章 编 号 1001 - 2354 2009 12 - 0006 - 04在 渠 道 塑 膜 铺 衬 机 的 研 发 中 ,文 中 采 用 了 六 相 六 杆 脉 动 无级 变 速 器 。 它 的 作 用 是 将 铺 膜 机 放 膜 滚 放 膜 的 波 动 量 通 过 反馈 机 构 送 到 六 相 六 杆 脉 动 无 级 变 速 器 的 调 速 器 杆 上 ,通 过 无 级变 速 器 改 变 放 膜 胶 滚 的 转 速 ,进 而 改 变 膜 料 滚 的 放 膜 量 ,实 现放 膜 量 与 机 器 前 进 距 离 的 一 致 性 。1 nbsp;六 相 六 杆 脉 动 的 工 作 原 理六 相 六 杆 脉 动 无 级 变 速 器 由 相 位 差 为 60的 六 相 并 列 可 调六 杆 机 构 组 成 ,每 一 相 可 调 六 杆 机 构 由 2个 串 联 的 四 杆 机 构 组成 。 这 些 机 构 并 非 同 时 有 效 地 工 作 , 而 是 在 驱 动 方 向 上 瞬 时 角速 度 最 大 的 那 一 组 机 构 传 递 运 动 和 动 力 。 在 工 作 过 程 中 , 六 组曲 柄 摇 杆 机 构 相 互 交 替 发 挥 作 用 , 从 而 减 小 输 出 速 度 的 波动 [ 1 ]。 其 工 作 原 理 简 图 如 图 1所 示 。图 1 nbsp;单 相 六 杆 脉 动 无 级 变 速 器 的 机 构 简 图输 入 轴 上 装 有 六 组 相 位 差 为 60 的 偏 心 片 L1 在 机 构 中 作为 曲 柄 ,每 一 相 中 L1 与 连 杆 L2、 摇 杆 L3、 机 架 构 成 第 1级 四 杆机 构 。 摇 杆 L3又 作 为 输 入 构 件 ,与 连 杆 L4、 摇 杆 L5和 机 架 构 成 第2级 四 杆 机 构 。 摇 杆 L5往 复 摆 动 ,最 后 通 过 超 越 离 合 器 带 动 输 出轴 转 动 [2 ] 输 出 轴 即 为 H点 。 在 六 组 机 构 中 ,每 一 瞬 时 必 有 一个 摇 杆 与 输 出 轴 的 相 对 转 速 最 大 ,输 出 轴 的 瞬 时 转 速 即 等 于 该摇 杆 的 摆 动 角 速 度 [3 ]。 当 转 动 调 速 杆 回 转 中 心 为 O点 时 ,中间 摇 杆 L3 的 支 点 F沿 弧 线 在 A和 B 两 点 之 间 移 动 ∠ AOB ≈80 ,改 变 了 2个 四 杆 机 构 的 机 架 长 度 ,从 而 进 行 调 速 。 当 支 点F处 于 B 点 时 ,摆 杆 L2 与 摇 杆 L3 间 的 铰 接 点 E上 下 运 动 ,杆 L4与 杆 L5 间 的 铰 接 点 G近 似 位 于 此 运 动 的 转 动 中 心 。 由 于 超 越 离合 器 中 存 在 溜 滑 角 ,所 以 G点 的 横 向 微 小 移 动 只 停 留 在 超 越 离台 器 内 部 ,不 会 使 输 出 轴 转 动 。 当 支 点 F处 于 A点 时 , 其 横 向 运动 分 量 增 至 最 大 ,此 时 输 出 轴 可 获 得 最 大 的 转 角 输 出 [4 - 6 ]。2 nbsp;数 学 模 型 的 建 立图 1为 无 级 变 速 器 机 构 运 动 简 图 , 它 由 曲 柄 摇 杆 机 构CD EF和 双 摇 杆 机 构 EFGH组 成 [7 ]。 其 中 曲 柄 CD作 为 输 入 ,摇杆 GH的 摆 动 作 为 六 杆 机 构 的 输 出 ,再 通 过 超 越 离 合 器 得 到 机构 的 单 向 脉 动 输 出 。 采 用 平 面 机 构 运 动 分 析 中 的 矢 量 方 程 解 析法 对 其 进 行 运 动 分 析 。2. 1 nbsp;矢 量 分 析 的 有 关 知 识如 图 2所 示 , e表 示 单 位 矢 量 ,θ 为 其 方 位 角 ,则 可 得 下 列 关系 式 e1 et2 - sin θ 2 - θ 1 e1 en2 - cosθ 2 - θ 1 1式 中 et, en 切 向 单 位 矢 量 及 法 向 单 位 矢 量 。图 2 nbsp;矢 量 关 系 图2. 2 nbsp;第 1级 四 杆 机 构 运 动 分 析设 已 知 杆 件 的 尺 寸 及 原 动 件 L1 的 方 位 角 θ 1 和 等 角 速 度ω 1 ,下 面 分 别 对 各 杆 件 位 置 、 速 度 、 加 速 度 进 行 分 析 。 为 了 计 算方 便 ,先 进 行 如 下 假 设 CD杆 的 矢 量 方 向 由 C指 向 D, D E杆 的矢 量 方 向 由 D指 向 E, EF杆 的 矢 量 方 向 由 F指 向 E, CF杆 的 矢量 方 向 由 C指 向 F,并 取 x轴 与 L6方 向 一 致 ,各 杆 矢 量 的 方 位 角θ 均 由 x轴 开 始 ,沿 逆 时 针 方 向 计 量 为 正 ,如 图 3所 示 。2. 2. 1 nbsp;位 置 分 析如 图 3可 写 出 机 构 各 杆 所 构 成 的 矢 量 封 闭 方 程 L 1 L 2 L 3 L 6 2第 26卷 第 12期2 0 0 9年 1 2月机 nbsp; 械 nbsp; 设 nbsp; 计JOURNAL OF MACH INE DESIGNVol. 26 nbsp;No. 12Dec. nbsp; nbsp; 20093 收 稿 日 期 2008 - 12 - 15;修 订 日 期 2009 - 06 - 23基 金 项 目 黑 龙 江 省 自 然 基 金 资 助 项 目 E2006 - 29作 者 简 介 卿 艳 青 1982 - ,男 ,湖 南 邵 阳 人 ,硕 士 研 究 生 ,研 究 方 向 机 械 设 计 及 理 论 。 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. nbsp; nbsp;http//www.cnki.net图 3 nbsp;第 1级 四 杆 机 构 简 图由 矢 量 方 程 2 可 求 得 两 个 未 知 方 位 角 θ 2 和 θ 3。 当 要 求 解θ 3 时 ,应 将 θ 2 消 去 ,为 此 将 式 2 改 写 为 L 2 L 3 L 6 - L 1 3将 式 3 两 端 各 自 点 积 ,即 L 2 L 2 L 3 L 6 - L 1 L 3 L 6 - L 1 4化 简 式 4 可 得 l22 l23 l26 l21 2 l3 l6 cosθ 3 - 2 l1 l3 cosθ 3 - θ 1 - 2 l1 l6 cosθ 15对 式 5 进 行 整 理 可 得 2 l1 l3 sinθ 1 sinθ 3 2 l3 l1 cosθ 1 - l6 cosθ 3 l22 - l21 - l23 - l26 2 l1 l6 cosθ 1 0 6令 A 2 l1 l3 sinθ 1B 2 l3 l1 cosθ 1 - l6 C l22 - l21 - l23 - l26 2 l1 l6 cosθ 1则 式 6 可 简 化 为 A sinθ 3 B cosθ 3 C 0 7对 式 7 进 行 求 解 可 得 tan θ 3 /2 A A2 B 2 - C2 / B - C 8式 8 有 两 个 解 ,可 根 据 机 构 的 初 始 安 装 情 况 和 机 构 运 动的 连 续 性 来 确 定 式 中 的 “ ” 号 。 在 求 得 了 θ 3 后 ,可 利 用 式 3求 得 θ 2。2. 2. 2 nbsp;速 度 分 析首 先 对 式 2 进 行 改 写 L 3 L 1 L 2 - L 6 9将 式 9 对 时 间 t取 导 数 有 θ 3 l3 et3 θ 1 l1 et1 θ 2 l2 et2 10为 了 消 去 式 10 中 的 θ 2 ,对 其 两 端 点 积 e2 ,即 θ 3 l3 et3 e2 θ 1 l1 et1 e2 11将 式 1 代 入 式 11 ,有 ω 3 l3 sin θ 3 - θ 2 ω 1 l1 sin θ 1 - θ 2 即 ω 3 ω 1 l1 sin θ 1 - θ 2 / [ l3 sin θ 3 - θ 2 ] 12同 理 ,若 对 式 10 两 端 点 积 e3 ,则 可 求 得 ω 2 - ω 1 l1 sin θ 1 - θ 3 / [ l2 sin θ 2 - θ 3 ] 132. 2. 3 nbsp;加 速 度 分 析再 将 式 10 对 时 间 t取 导 数 有 θ 23 l3 en3 θ 3 l3 et3 θ 21 l1 en1 θ 22 l2 en2 θ 2 l2 et2 14为 了 消 去 式 14 中 的 θ 2 ,对 其 两 端 点 积 e2 ,即 θ 23 l3 en3 e2 θ 3 l3 et3 e2 θ 21 l1 en1 e2 θ 22 l2 en2 e2 15将 式 1 代 人 式 15 有 - ω 23 l3 cosθ 3 - θ 2 - α 3 l3 sin θ 3 - θ 2 - ω 21 l1 cosθ 1 - θ 2 - ω 22 l2 16整 理 可 得 α 3 [ω 21 l1 cosθ 1 - θ 2 ω 22 l2 - ω 23 l3 cosθ 3 - θ 2 ] /[ l3 sin θ 3 - θ 2 ] 17同 理 ,若 对 式 14 两 端 点 积 e3 ,则 可 求 得 α 2 [ - ω 21 l1 cos θ 1 - θ 3 ω 23 l3 - ω 22 l2 cos θ 2 - θ 3 ] /[ l2 sin θ 2 - θ 3 ] 182. 3 nbsp;第 2级 四 杆 机 构 运 动 分 析第 2级 四 杆 机 构 运 动 分 析 方 法 同 第 1级 四 杆 机 构 。 其 输 入摆 角 θ 3即 为 第 1级 四 杆 机 构 的 输 出 摆 角 θ 3 ,输 入 转 速 ω 3即 为 第1级 四 杆 机 构 的 输 出 转 速 ω 3。 在 各 杆 件 长 度 已 知 的 条 件 下 对 各杆 件 位 置 、 速 度 、 加 速 度 进 行 分 析 。 同 样 ,为 了 计 算 方 便 ,进 行 如下 假 设 FE杆 的 矢 量 方 向 由 F指 向 E, EG杆 的 矢 量 方 向 由 E指向 G, FH杆 的 矢 量 方 向 由 F指 向 H, HG杆 的 矢 量 方 向 由 H指 向G,并 取 x轴 与 L7方 向 一 致 ,各 杆 矢 量 的 方 位 角 θ 均 由 x轴 开 始 ,沿 逆 时 针 方 向 计 量 为 正 ,如 图 4所 示 。图 4 nbsp;第 2级 四 杆 机 构 简 图2. 3. 1 nbsp;位 置 分 析将 l3 , l4 , l5 , l7 分 别 代 替 式 6 中 的 l1 , l2 , l3 , l6 ,将 θ 3 ,θ 4 ,θ 5分 别 代 替 式 6 中 的 θ 1 ,θ 2 ,θ 3 ,可 得 第 2级 四 杆 机 构 的 位 置 方程 2 l3 l5 sinθ 3 sinθ 5 2 l5 l3 cosθ 3 - l7 cosθ 5 l24 - l23 - l25 - l27 2 l3 l7 cosθ 3 0 19令 D 2 l3 l5 sinθ 3E 2 l5 l3 cosθ 3 - l7 F l24 - l23 - l25 - l27 2 l3 l7 cosθ 3则 式 19 可 简 化 为 D sinθ 5 Ecosθ 5 F 0 20式 20 进 行 求 解 可 得 tan θ 5 /2 D D2 E2 - F2 / D - E 21把 式 8代 人 式 21就 能 得 到 θ 5和 θ 1之 间 的 关 系 。 在 求 得θ 5 之 后 ,通 过 矢 量 变 换 就 能 求 得 θ 4。2. 3. 2 nbsp;速 度 分 析将 l3 , l4 , l5 , l7 分 别 代 替 式 12 和 式 13 中 的 l1 , l2 , l3 , l6 ,将 θ 3 ,θ 4 ,θ 5分 别 代 替 式 12和 式 13中 的 θ 1 ,θ 2 ,θ 3 ,将 ω 3 ,ω 4 ,ω 5 分 别 代 替 式 12 和 式 13 中 的 ω 1 ,ω 2 ,ω 3 ,可 得 第 2级 四 杆机 构 的 速 度 方 程 ω 5 ω 3 l3 sin θ 3 - θ 4 / [ l5 sin θ 5 - θ 4 ] 22ω 4 - ω 3 l3 sin θ 3 - θ 5 / [ l4 sin θ 4 - θ 5 ] 23把 式 12 代 人 式 22 就 能 得 到 ω 3 和 ω 1 之 间 的 关 系 。2. 3. 3 nbsp;加 速 度 分 析将 l3 , l4 , l5 , l7 分 别 代 替 式 17 和 式 18 中 的 l1 , l2 , l3 , l6 ,将 θ 3 ,θ 4 ,θ 5分 别 代 替 式 17和 式 18中 的 θ 1 ,θ 2 ,θ 3 ,将 ω 3 ,ω 4 ,ω 5 分 别 代 替 式 17 和 式 18 中 的 ω 1 ,ω 2 ,ω 3 ,将 α 5、 α 4 分 别 替72009年 12月 卿 艳 青 ,等 基 于 Pro /E的 六 相 并 列 连 杆 脉 动 无 级 变 速 器 仿 真 研 究 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. nbsp; nbsp;http//www.cnki.net换 式 17 和 式 18 中 的 α 3 ,α 2 ,可 得 第 2级 四 杆 机 构 的 加 速 度方 程 α 5 [ω 23 l3 cos θ 3 - θ 4 - ω 24 l4 ω 25 l5 cos θ 5 - θ 4 ] /[ l5 sin θ 5 - θ 4 ] 24α 4 [ - ω 23 l3 cos θ 3 - θ 5 ω 25 l5 - ω 24 l4 cos θ 4 - θ 5 ] /[ l4 sin θ 4 - θ 5 ] 252. 4 nbsp;机 架 L6 的 长 度 和 调 速 杆 位 置 之 间 的 关 系调 速 杆 的 支 点 F在 由 A和 B 两 点 所 确 定 的 弧 线 上 任 意 移动 ,机 架 L6 的 长 度 和 调 速 杆 的 杆 长 及 调 速 杆 的 位 置 之 间 有 如图 5所 确 定 的 三 角 形 关 系 。图 5 nbsp;机 架 L 6 和 调 速 杆 位 置 的 机 构 简 图根 据 三 角 形 余 弦 定 理 可 得 如 下 关 系 式 o2 c2 f 2 - 2cfcosθ 26即 机 架 L6 图 5中 CF的 长 度 和 调 速 杆 的 位 置 用 图 5中的 θ 表 示 关 系 为 o c2 f 2 - 2cfcosθ 27把 式 27 代 入 式 8 即 可 得 到 第 1级 四 杆 的 输 出 角 度 θ 3和 输 入 角 度 θ 1 及 调 速 杆 的 位 置 角 度 θ 的 数 学 关 系 式 。 根 据 第 1级 四 杆 机 构 与 第 2级 四 杆 机 构 之 间 的 输 出 与 输 入 关 系 ,可 以 最终 确 定 系 统 的 输 出 位 置 和 输 入 位 置 及 调 速 杆 位 置 的 数 学 关 系式 。 同 理 ,系 统 输 出 的 速 度 与 加 速 度 也 存 在 相 应 的 数 学 关 系 式 。3 nbsp;机 构 运 动 学 仿 真3. 1 nbsp;三 维 实 体 建 模首 先 确 定 各 零 件 的 形 状 、 结 构 、 尺 寸 和 公 差 等 ,并 在 计 算 机上 进 行 二 维 绘 图 和 三 维 实 体 造 型 ,然 后 通 过 装 配 模 块 完 成 各 零件 的 组 装 ,形 成 完 整 机 构 。 确 定 好 各 构 件 及 各 构 件 之 间 的 运 动副 之 后 ,选 择 构 件 和 运 动 副 组 成 机 构 ,由 各 机 构 组 成 整 机 ,得 到的 三 维 实 体 装 配 模 型 如 图 6所 示 。分 别 选 取 l1 25 mm, l2 105 mm, l3 150 mm, l4 180mm, l5 75 mm,调 速 杆 O F 180 mm。图 6 nbsp;单 相 脉 动 无 级 变 速 器 三 维 简 化 实 体 建 模3. 2 nbsp;设 置 运 动 环 境 及 定 义 运 动 属 性图 6所 示 机 构 的 自 由 度 DOF 3 6 - 2 8 2。 当 调 速 杆限 制 在 某 一 固 定 位 置 时 该 机 构 的 调 速 区 域 是 0 ~ 85. 7 ,调速 杆 相 当 于 机 架 ,此 时 ,整 个 机 构 的 自 由 度 DOF 3 5 - 2 7 1,满 足 机 械 运 动 要 求 。 因 此 ,对 于 此 机 构 ,必 须 对 其 设 置 2个伺 服 电 机 ,一 个 作 为 输 入 转 速 控 制 ,另 外 的 一 个 作 为 调 速 杆 的位 置 限 定 [ 7 ]。 设 置 好 运 动 环 境 后 的 模 型 如 图 7所 示 。图 7 nbsp;设 置 好 运 动 环 境 后 的 单 相 脉 动 无 级 变 速 器 模 型3. 3 nbsp;运 行 机 构 获 取 分 析 结 果3. 3. 1 nbsp;六 相 连 杆 脉 动 无 级 变 速 器 的 输 出 曲 线 分 析图 8表 示 在 调 速 杆 处 于 位 置 θ 85. 5 ,输 入 轴 转 速 为 20 / s时 ,所 对 应 的 输 出 转 速 曲 线 。 从 图 中 可 以 看 出 ,六 相 连 杆脉 动 无 级 变 速 器 的 输 出 波 动 较 小 ,最 大 波 动 量 为 14. 87 , 所以 ,在 低 速 工 况 下 六 相 连 杆 脉 动 无 级 变 速 器 可 以 实 现 对 渠 道 铺膜 机 波 动 量 的 调 节 [ 8 ]。图 8 nbsp;六 相 连 杆 脉 动 无 级 变 速 器 的 输 出 曲 线3. 3. 2 nbsp;调 速 杆 处 于 不 同 位 置 时 的 输 出 曲 线 分 析图 9表 示 输 入 为 20 / s,调 速 杆 分 别 处 于 不 同 位 置 θ10 , 20. 5 , 30. 5 , 40. 5 , 75. 5 , 95. 5 时 得 到 的 单 相 6杆 机构 的 输 出 曲 线 。 从 图 中 可 以 看 出 ,调 速 杆 处 于 θ 10时 ,虽 然可 以 实 现 大 幅 度 的 加 速 输 出 约 为 输 入 的 2. 7倍 ,但 是 调 速 效果 不 理 想 ,瞬 时 加 速 度 很 大 ;当 调 速 杆 处 于 θ 95. 5时 ,可 以 使系 统 的 输 出 接 近 0。 当 调 速 杆 处 于 θ 20 ~ 95. 5时 ,变 速 器 的输 出 波 动 较 小 。 因 为 渠 道 铺 膜 机 放 膜 波 动 量 不 大 ,实 际 工 作 中可 设 定 调 速 杆 位 置 θ 在 20 ~ 40之 间 。图 9 nbsp;单 相 并 列 连 杆 机 构 在 调 速 杆 处 于 不 同 位 置 时 对 输 出 曲 线 的 影 响 图4 nbsp;结 论建 立 了 六 相 并 列 连 杆 脉 动 无 级 变 速 器 的 数 学 模 型 ,并 分 析了 它 的 传 动 规 律 。 在 文 中 给 定 的 机 构 各 杆 长 度 条 件 下 ,当 调 速杆 位 置 处 于 θ 95. 5 时 ,其 输 出 轴 转 速 非 常 小 ,由 于 超 越 离 合器 溜 滑 角 的 作 用 ,其 输 出 基 本 为 0;当 调 速 杆 处 于 θ 10时 ,其输 出 轴 最 大 转 速 可 达 到 输 入 轴 转 速 的 2. 7倍 左 右 。 当 调 速 杆位 置 在 θ 10 ~ 95. 5时 ,输 出 轴 转 速 在 输 入 轴 转 速 的 0~ 2. 7倍 之 间 。 调 速 杆 的 理 想 工 作 区 间 是 θ 30. 5 ~ 95. 5 。8 机 nbsp; 械 nbsp; 设 nbsp; 计 第 26卷 第 12期 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. nbsp; nbsp;http//www.cnki.net一 种 微 位 移 放 大 机 构 的 设 计 与 仿 真 3张 建 瓴 1 ,陈 万 银 2 ,可 欣 荣 1 ,魏 德 仙 1 ,洪 添 胜 11. 华 南 农 业 大 学 南 方 农 业 机 械 与 装 备 关 键 技 术 省 部 共 建 教 育 部 重 点 实 验 室 ,广 东 广 州 nbsp; 510642;2. 广 州 建 兴 光 电 科 技 广 州 有 限 公 司 ,广 东 广 州 nbsp; 510663摘 要 根 据 差 式 杠 杆 位 移 放 大 原 理 设 计 了 一 种 新 型 微 位 移 放 大 机 构 。 计 算 和 推 导 了 该 位 移 放 大 机 构 的 位 移 放 大 倍数 和 静 态 刚 度 ,分 析 了 柔 性 铰 链 结 构 参 数 对 微 位 移 放 大 机 构 刚 度 的 影 响 ,并 对 理 论 计 算 结 果 和 ANSYS仿 真 结 果 进 行 了对 比 。 结 果 表 明 ,理 论 计 算 值 和 有 限 元 仿 真 结 果 之 间 存 在 一 定 的 差 异 。关 键 词 柔 性 铰 链 ;压 电 驱 动 器 ;微 位 移 放 大 机 构 ;有 限 元 仿 真中 图 分 类 号 TH123 nbsp; nbsp;文 献 标 识 码 A nbsp; nbsp;文 章 编 号 1001 - 2354 2009 12 - 0009 - 04在 微 机 电 系 统 、 精 密 加 工 与 精 密 测 量 、 纳 米 科 学 与 技 术 等领 域 中 ,压 电 陶 瓷 驱 动 器 是 一 种 很 受 欢 迎 的 驱 动 器 ,它 具 有 结构 紧 凑 、 运 动 分 辨 率 高 、 输 出 力 大 、 能 量 转 换 效 率 高 、 无 机 械 损耗 、 无 磁 场 、 无 污 染 、 响 应 快 等 优 点 ,已 被 广 泛 用 于 设 计 一 些 超精 密 定 位 系 统 [ 1 - 2 ]。 但 压 电 陶 瓷 驱 动 器 的 一 个 很 大 缺 点 是 其输 出 位 移 范 围 较 小 ,即 使 是 层 叠 式 的 压 电 陶 瓷 驱 动 器 一 般 也 只有 几 微 米 至 几 十 微 米 的 输 出 位 移 ,在 实 际 应 用 中 ,常 常 需 要 将压 电 陶 瓷 驱 动 器 的 输 出 位 移 进 行 放 大 [ 2 - 3 ]。柔 性 铰 链 是 一 种 新 型 的 传 动 结 构 形 式 ,它 是 利 用 结 构 薄 弱部 分 的 弹 性 微 小 角 变 形 来 完 成 类 似 铰 链 的 运 动 传 递 ,具 有 体 积小 、 加 工 简 单 方 便 、 无 机 械 摩 擦 、 无 间 隙 、 运 动 灵 敏 度 高 和 响 应快 捷 等 优 点 [ 4 ]。 柔 性 铰 链 由 于 其 特 殊 的 结 构 ,特 别 适 宜 用 作 精密 定 位 领 域 的 传 动 机 构 ,如 在 精 密 定 位 领 域 常 常 采 用 柔 性 铰 链单 元 来 设 计 制 作 微 位 移 放 大 机 构 ,并 与 压 电 陶 瓷 驱 动 器 等 一 起应 用 于 对 运 动 行 程 要 求 较 大 的 场 合 [ 4 - 8 ]。文 中 首 先 分 析 了 差 式 杠 杆 的 位 移 放 大 原 理 ,并 据 此 设 计 了一 种 新 型 结 构 的 微 位 移 放 大 机 构 ,计 算 了 该 放 大 机 构 的 位 移 放大 倍 数 和 刚 度 。 该 机 构 具 有 刚 性 好 、 位 移 放 大 倍 数 高 等 特 点 。最 后 通 过 ANSYS有 限 元 方 法 对 微 位 移 放 大 机 构 进 行 了 仿 真 计算 ,分 析 对 比 了 不 同 柔 性 铰 链 参 数 下 放 大 机 构 刚 度 计 算 的 理 论值 和 有 限 元 仿 真 结 果 。1 nbsp;位 移 放 大 原 理利 用 柔 性 铰 链 结 构 对 压 电 陶 瓷 驱 动 器 的 输 出 位 移 进 行 适当 的 放 大 有 多 种 方 法 和 原 理 ,如 利 用 杠 杆 原 理 、 压 杆 失 稳 原 理及 特 殊 机 构 等 [ 9 - 10 ]。 其 中 ,利 用 杠 杆 原 理 的 位 移 放 大 机 构 刚 性好 、 结 构 简 单 、 效 率 高 ,它 的 最 大 优 点 是 能 够 在 原 理 上 使 运 动 输参 考 文 献[ 1 ] nbsp;阮 忠 唐 . 机 械 无 级 变 速 器 设 计 与 选 用 指 南 [M ]. 北 京 化 学 工 业出 版 社 , 1999 215 - 217.[ 2 ] nbsp;周 有 强 . 机 械 无 级 变 速 器 [M ]. 北 京 机 械 工 业 出 版 社 , 2001292 - 305.[ 3 ] nbsp;胡 丽 萍 . Zero2Max型 无 级 变 速 器 的 承 载 能 力 研 究 及 仿 真 [D ]. 青岛 青 岛 科 技 大 学 , 2007 9 - 11.[ 4 ] nbsp;Kazem Kazerounian, Zoltan Furu2Szekely. Parallel disk continuouslyvariable transm ission PDCVT [ J ]. Mech and Mach Theory,2005, 40 9 1 - 30.[ 5 ] nbsp; Kimberley, W illiam. Transm ission trends [ J ]. Automatic Engi2neeering, 2006, 31 1 20 - 21.[ 6 ] nbsp;Zhou You2qiang, Cui Xue2liang, Dong Zhi2feng. Introduction and de2velopment of mechanical variable speed drives [ J ]. Journal of Me2chanical Transm ission, 2005, 29 1 65 - 68.[ 7 ] nbsp;孙 恒 ,陈 作 模 . 机 械 原 理 [M ]. 6版 . 北 京 高 等 教 育 出 版 社 ,2000 61 - 64.[ 8 ] nbsp;魏 阳 ,王 书 义 . 基 于 Pro /E的 机 械 系 统 运 动 仿 真 分 析 [ J ]. 现 代机 械 , 2004 5 55 - 56.S im ula tive research on pulsa tion step2less speed var ia torof six pha sed juxtaposition connecting rods ba sed on Pro /EQ I NG Yan2q ing, W ANG Jun2fa School of Mechanical Engineering, J iamusi University, J ia2musi 154007, ChinaAbstract This paper established the mathematical model ofpulsation step2less speed variator of six phased juxtaposition con2necting rods and a kinematic analysis on the model was carried outwith the aid of Pro /E simulation module. The variation law of posi2tions of each rod, speed, angular acceleration in the step2less speedvariator those vary along with the variation of inputting rotary speedand the position of governor lever was obtained. Thus a referencingbasis was p rovided for the app lication in engineering p roject of pul2sation step2less speed variator of six phased juxtaposition connectingrods.Key words pulsation step2less speed variator; Pro /E; kine2matic simulation; connecting rod mechanismFig 9 Tab 0 Ref 8 “ J ixie Sheji” 8856第 26卷 第 12期2 0 0 9年 1 2月机 nbsp; 械 nbsp; 设 nbsp; 计JOURNAL OF MACH INE DESIGNVol. 26 nbsp;No. 12Dec. nbsp; nbsp; 20093 收 稿 日 期 2008 - 12 - 10;修 订 日 期 2009 - 06 - 19作 者 简 介 张 建 瓴 1965 - ,男 ,河 南 灵 宝 人 ,副 教 授 ,博 士 ,研 究 领 域 微 机 电 系 统 。/p

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