含多运动副间隙破碎机工作机构动力学研究

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现代机械工业发展突飞猛进,其产品发展的趋势是重载、高速和高精度。在这种大背景下,以粗而闻名的破碎机优化性能和精度的研究应运而生。运动副间隙普遍存在于机械机构中,其会使销轴与轴套之间产生碰撞,导致机构动态特性不稳定,加速度、运动副反力等会瞬间增大数十倍。这会引起振动、噪音,降低工作精度,加速磨损,减少机器寿命。因此,为了降低间隙导致的影响,优化破碎机工作性能,综合考虑运动副间隙和构件柔性的动力学研究应被给予重视。首先,本文简单介绍了国内外关于运动副间隙研究的几种模型,随后对破碎机发展状况、基本结构、材料及柔体等做了介绍。用三维软件Solidworks建立了PE-250×400颚破曲柄摇杆机构3D数模,引入虚拟样机技术以及ADAMS软件的相关内容。其次,将上述在Solidworks建立的3D模型导入到动力学分析软件ADAMS中,进行适当的布尔合并简化,添加约束、驱动,进行运动学分析,跟据初步的仿真得出破碎力和转速值与实际破碎机的值进行对比来验证模型的可靠性。接着,在软件ADAMS中创建破碎机动力学分析的曲柄摇杆机构,根据等效弹簧阻尼模型理论及运动副间隙“分离、接触模型”,综合建立了描述运动副间隙特性的接触碰撞模型和摩擦模型,并根据计算获得了模型中的参数。最后对软件中的虚拟样机模型施加载荷、约束和驱动,进行动力学仿真。文中对机构中的偏心轴(曲柄)和动颚(连杆)、动颚(连杆)和肘板(摇杆)、肘板(摇杆)和机架之间建立接触碰撞模型和摩擦模型的步骤做了详细的介绍。本文研究重点之一,是通过仿真对比在无间隙与含三间隙、间隙半径不同、曲柄转速不同以及不同间隙数量等不同参数下的动颚(连杆)与肘板(摇杆)质心位移、速度、加速度以及间隙运动副之间的接触力的变化特点及规律,找出最佳间隙量配合组合;研究重点之二,是分析了柔体构件因素对多间隙机构动态特性的影响,并与多间隙刚性构件机构仿真进行对比。结果显示,柔性构件对运动副元素之间的碰撞力有很好的缓冲作用,较大程度上减轻了碰撞的影响。以上研究,综合考虑多运动副间隙和柔性构件的动态特性分析,可为破碎机优化设计和制造提供理论依据,提高工作性能和精度,延长寿命。
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