[发明专利]一种含间隙精密机构中滞回摩擦耗能的估计方法

摘要

本发明提供了一种含间隙精密机构中滞回摩擦耗能的估计方法，步骤1、首先对研究对象进行等效系统建模；2、依据系统模型获得系统总体动力学方程，并进行质量归一化变换，减少分析变量数目；3、采用分段展开计算，综合构建运动副接触‑脱离总运动过程的滞回摩擦表达式；4、对各个分阶段进行变换，最终获得滞回位移的二次近似表达式及滞回位移对系统位移的导数表达式；5、描绘出明确的摩擦力滞回特性曲线，得到间隙运动副中滞回摩擦的耗能大小。本发明用于单侧间隙情形下系统的滞回曲线描述，能定量地分析含间隙精密机构中滞回摩擦引起的能量损耗，提高系统工作的可靠性和安全性。

主权项

一种含间隙精密机构中滞回摩擦耗能的估计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1、根据精密机构中运动副的实际运动情形，建立起等效系统动力学模型；采用Bouc‑Wen滞回模型来表征系统中的非线性滞回位移，并使用非光滑函数表达间隙，获得系统总体的动力学方程和滞回位移的状态方程，从而完成运动副之间非连续摩擦力的理论建模；步骤2、将步骤1建立的系统的总体动力学方程进行质量归一化处理，归一化后使得系统仅刚度、阻尼和外激励幅值进行了等因子缩放，而对系统位移变量无影响，因此有利于在后续分析过程中不引入运动副质量的影响，减少分析过程中变量的数目；步骤3、依据有限元思想，把步骤2的方程按照运动副的实际传动过程进行分段展开，针对每个阶段进行计算和处理，结合边界条件，最后综合得到运动副整个传动过程的滞回位移变化规律；步骤4、对于分阶段中的状态方程进行积分求解，并采用级数展开对结果进行近似表达，最终获得滞回位移的二次近似表达式及滞回位移对系统位移的导数表达式，从而定量得到运动副传动过程中无法实际测量的滞回位移大小；步骤5、由步骤4得到的滞回位移的二次近似表达式及滞回位移对系统位移的导数表达式，描绘出明确的运动副中摩擦力的滞回曲线，滞回曲线的面积表征了滞回摩擦力的耗能，从而得到运动副中具有滞回特性的摩擦力耗能大小，最终得到模型中各参数对系统耗能的影响，尤其是间隙改变对摩擦力滞回特性带来的影响。