[发明专利]含间隙机构运动副元素分离判断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含间隙机构运动副元素分离判断方法。

背景技术

机构的运动副连接相邻的两个构件，使构件之间能够产生相对运动。这些运动副连接的两个构件装配时必然留有间隙，并且随着机器长时间的运转，运动副间隙有增大的趋势。运动副间隙的存在影响了机构运动精度，会引起运动副两元素在机构运动过程中发生分离，从而，产生冲击、碰撞与噪音，并进一步加剧运动副元素的磨损。因此，建立机构运动副分离判断准则，预测运动副连接的两构件在机构运动过程中是否会发生分离，是机构设计的重要技术问题。

判断运动副元素在机构运动过程中是否发生分离的直接方法是求解含间隙机构的动力学微分方程，通过运动副连接的两构件之间的相对位移或者接触力的数值进行判断。求解微分方程的计算量很大。因此，人们往往采用一些近似方法判断运动副元素的分离情况，例如，Earles于1975年在《Proceedings ofIFToMM Fourth World Congress》(Newcastle Upon Tyne，England，第1013-1018页)的论文“Predicting the occurrence of contact loss and impact at a bearing from azero-clearance analysis”中提出了用虚拟杆受力的大小与受力方向的比值作为运动分离的判据。Li于1991年和1992年在《Mechanism and Machine Theory》(26(7)：第669-676页和27(3)：第295-301页)的论文“Amendments to a criterion ofcontact loss between pairing elements in planar linkages with clearances”和“A newmethod of predicting the occurrence of contact loss between pairing elements inplanar linkages with clearances”中研究了含间隙平面连杆机构的运动副元素分离情况。这些方法在运动副元素的分离判断中，需要对虚拟杆的角加速度进行近似计算，即以无间隙机构运动副反力方向的二阶导数近似处理虚拟杆的角加速度。虚拟杆的角位移用无间隙机构运动副反力的方向来近似比较准确，而虚拟杆的角加速度以无间隙机构运动副反力方向的二阶导数近似则不够准确，会影响机构运动副元素分离判断的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含间隙机构运动副分离判断方法。这种方法不需要近似虚拟连杆的角加速度，因此可以提高判断的准确性。

本发明采用的技术方案的步骤如下：

(1)建立含间隙运动副的虚拟杆模型：每个含间隙运动副转变为两个相同类型的无间隙运动副，无间隙运动副中心之间用一个虚拟杆连接；

(2)求解相应无间隙机构的运动副反力及其变化率：将含间隙运动副的间隙忽略，则含间隙运动副组成的机构对应了一个理想的无间隙运动副组成的机构；对无间隙机构的每一个杆件i写出2个矢量动力学方程：

mia→ci=F→i-F→i+1+g→i]]>(式1)