Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Динамика платформы с эксцентриковыми опорами

Диссертация: Динамика платформы с эксцентриковыми опорами
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Практическая ценность определяется возможностями разработанных методов определения динамических характеристик, рабочего пространства при проектировании подвижной платформы с эксцентриковыми опорами с заданными характеристиками, в определении элементов системы, оказывающих набольшее влияние на динамические характеристики подвижной платформы, а также в определении способов снижения амплитуд… Читать ещё >

Динамика платформы с эксцентриковыми опорами (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Проблемы кинематики, динамики и точности технологического оборудования нетрадиционной компоновки
    • 1. 2. Обзор оборудования нетрадиционных компоновок
    • 1. 3. Цель и задачи исследования
  • 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ КИНЕМАТИКИ ПЛАТФОРМЫ С ЭКСЦЕНТРИКОВЫМИ ОПОРАМИ
    • 2. 1. Составление кинематической схемы
    • 2. 2. Кинематика платформы с эксцентриковыми опорами
    • 2. 3. Исследование движения платформы
    • 2. 4. Обратная задача кинематики
  • 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПЛАТФОРМЫ С ЭКСЦЕНТРИКОВЫМИ ОПОРАМИ
    • 3. 1. Одномассовая система с четырьмя степенями свободы
    • 3. 2. Одномассовая система с пятью степенями свободы
    • 3. 3. Исследование колебаний динамической системы платформы с эксцентриковыми опорами
    • 3. 4. Решение системы общих однородных дифференциальных уравнений
    • 3. 5. Исследования свободных колебаний
    • 3. 6. Частное решение системы неоднородных дифференциальных уравнений
    • 3. 7. Исследования вынужденных колебаний
  • 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАТФОРМЫ С ЭКСЦЕНТРИКОВЫМИ ОПОРАМИ
    • 4. 1. Исследование статических характеристик
    • 4. 2. Исследование динамических характеристик
  • 5. ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Динамические процессы в технологическом оборудовании приобретают особое значение в связи с повышением требований к точности изготовления деталей. Поэтому при проектировании и эксплуатации металлообрабатывающего оборудования необходимо решать задачи, связанные с погрешностями, вносимыми динамическими процессами.

При обработке отдельные элементы оборудования испытывают собственные и вынужденные колебания. О важности роли динамических явлений в технологическом оборудовании свидетельствует то внимание, которое уделяется исследованию этих явлений отечественными и зарубежными учеными.

Отсутствие широкого применения технологического оборудования нетрадиционной компоновки связано также с малой изученностью динамических характеристик, параметров рабочего пространства и, следовательно, точности обработки. Такое оборудование имеет значительное преимущество по сравнению с традиционным оборудованием. Конструкция такого оборудования в виде стержневых ферм обеспечивает высокую жесткость при малой материалоемкости. Эти преимущества позволяют улучшить динамические характеристики.

Однако при эксплуатации данного вида оборудования в результате совместного влияния кинематических и динамических параметров на процесс обработки возникают проблемы по обеспечению требуемой точности положения исполнительного органа, а значит и точности обработки.

В настоящее время имеется недостаточное количество исследований по точности, динамическим характеристикам и рабочей зоне рассматриваемого оборудования. Особенностью данного вида оборудования является то, что каждой точке рабочего пространства соответствуют определенные значения жесткости, динамических характеристик и, следовательно, точности. Рабочее пространство такого технологического оборудования, в частности платформы с эксцентриковыми опорами, имеет сложную форму, определение которой является трудоемкой задачей. На подвижной платформе может находиться силовая головка с инструментом или обрабатываемая деталь. Для управления положением инструмента или заготовки, находящихся на подвижной платформе, необходимо решить кинематическую задачу. Для оценки динамического качества платформы с эксцентриковыми опорами необходима математическая модель упруго-массовой системы. Целесообразно для исследований кинематики и динамики использовать метод математического моделирования, при котором на стадии проектирования можно определить рабочее пространство, выявить закономерности изменения жесткости и динамических характеристик.

Цель работы — Улучшение динамических характеристик платформы с эксцентриковыми опорами для повышения точности позиционирования рабочего органа.

Общая методика исследования. В теоретических и экспериментальных исследованиях использованы положения и методы механики твердого тела, теории упругости, теории колебаний, а также численные методы анализа и математического программирования. При разработке математических моделей использовались результаты исследований статических характеристик. Объектом исследования является опытный образец, стол с эксцентриковыми опорами по изобретению АС № 1 349 954, созданный на базе механизма с параллельной кинематикой.

С помощью экспериментальных исследований подтверждена достаточная для инженерных расчетов адекватность разработанных математических моделей кинематики и динамики упругой системы платформы с эксцентриковыми опорами. Научная новизна состоит в:

— разработке математических моделей кинематики и динамики упругой системы платформы с эксцентриковыми опорами;

— установлении зависимостей частот свободных колебаний и амплитуд вынужденных колебаний от различных параметров динамической системы- - выявлении факторов, которые существенно влияют на динамические характеристики;

— разработанных рекомендациях, позволяющих повысить точность позиционирования рабочего органа платформы с эксцентриковыми опорами. Положения, выносимые на защиту:

1. Обоснование и разработка математических моделей кинематики и динамики платформы с эксцентриковыми опорами.

2. Разработка алгоритма и программ для расчёта рабочего пространства, влияния различных параметров динамической системы на точность обработки.

3. Результаты исследования статических и динамических характеристик платформы с эксцентриковыми опорами.

4. Практические рекомендации по повышению динамических характеристик платформы с эксцентриковыми опорами и повышению точности позиционирования рабочего органа.

Практическая ценность определяется возможностями разработанных методов определения динамических характеристик, рабочего пространства при проектировании подвижной платформы с эксцентриковыми опорами с заданными характеристиками, в определении элементов системы, оказывающих набольшее влияние на динамические характеристики подвижной платформы, а также в определении способов снижения амплитуд вынужденных колебаний подвижной платформы. Полученные результаты позволили сделать выводы и дать рекомендации по усовершенствованию параметров и конструкции платформы с эксцентриковыми опорами. Результаты диссертации внедрены в учебный процесс и используются при изучении курсов «Расчет и проектирование станков» и «Оборудование машиностроительного производства».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались:

III международная научно-техническая конференция «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 1999 г.);

Совместные заседания кафедр «Сопротивление материалов», «Металлорежущие станки и инструменты» и научные конференции ОмГТУ, проведенные в период 1997 — 2002гг.

5. Выводы и практические рекомендации.

На основе проведенного экспериментального исследования рабочей зоны, статических и динамических характеристик платформы с эксцентриковыми опорами можно сделать следующие выводы:

1. Рабочее пространство платформы с эксцентриковыми опорами имеет цилиндрическую форму.

2. Жесткость существенно зависит от положения подвижной платформы в рабочем пространстве.

3. Существенное влияние на характер упругих перемещений оказывают зазоры в соединениях.

4. Исследуемая динамическая система имеет пять степеней свободы и следовательно пять собственных частот.

5. Собственные частоты зависят от положения подвижной платформы в рабочем пространстве, от положения центра тяжести относительно координатных осей и массы подвижной платформы с полезной нагрузкой.

6. Амплитуды линейных и угловых колебаний существенно зависят от положения подвижной платформы в рабочем пространстве.

Проведенное математическое моделирование на основе разработанной динамической модели позволило сформулировать практические рекомендации по повышению динамических характеристик, а следовательно, повышению точности позиционирования рабочего органа.

Рекомендации заключаются в следующем:

1. При работе на данном оборудовании снизить амплитуды колебаний можно подбором скорости резания с тем, чтобы избежать попадания фактической скорости резания в околорезонансные зоны.

2. Повышение собственных частот позволяет уйти от прохождения резонансных частот при установлении режима обработки.

3. Амплитуды вынужденных колебаний платформы с эксцентриковыми опорами снижаются при подборе параметров системы по представленным графикам.

4. При работе следует избегать крайних положений подвижной платформы в рабочем пространстве.

5. Применение второй дополнительной опоры позволит существенно повысить жесткость системы при выведении платформы в крайние положения рабочего пространства.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.Д., Гаврилов В. А., Кольцов А. Г. Исследование кинематики столас эксцентрико кулачковыми опорами // «Анализ и синтез механических систем». Сборник научных трудов. — Омск, 2001. — С. 124−128.
  2. А.С. СССР, № 1 219 154, МКИ, кл. B25J/02 Пространственный манипулятор // Беликов В. Т, Власов К. И. 12.11.84. Бюл. № 40−3 с.
  3. А.С. СССР, № 1 049 244, МКИ, кл. B25JI/02 Манипулятор // Беликов В. Т, Власов К. И. 23.10.83. Бюл. № 39−3 с.
  4. А.С. СССР, № 1 142 271, МКИ, кл. B25J1/00 Устройство для перемещения исполнительного органа // Миропольский A.M., Каган В. Г., Хомяков В. В., Астанин B.C. 28.02.85. Бюл. № 8 2 с.
  5. А.С. СССР, № 1 194 672, МКИ, кл. B25J11/00 Пространственный механизм //Арзуманян К.С., Колискор А. Ш. 30.11.85. Бюл. № 44 1 с.
  6. А.С. СССР, № 1 222 538, МКИ, кл. B25J11/00 L-координатный пространственный механизм // Арзуманян К. С., Колискор А. Ш. 07.04.86. Бюл. № 1310 с.
  7. А.С. СССР, № 1 296 401, МКИ, кл. B25J1/00 Обрабатывающее устройство // Шинкоренко Е. В., Каган В. Г., Хомяков В. В., Астанин B.C., Ухин Н. Н. 15.03.87. Бюл. № 10−3 с.
  8. А.С. СССР, № 1 315 290, МКИ, кл. B25JI/02 Манипулятор // Ализаде Р. И., Та-гиев Н.Р., Темиров A.M. 07.06.87. Бюл. № 21 -2с.
  9. А.С. СССР, № 1 349 954, МКИ, кл. B23Q1/04 Поворотное устройство // Гаврилов В. А., Сергеев В. А., Малашенко Ю. В. 07.11.87. Бюл. № 41 -4с.
  10. А.С. СССР, № 1 466 935, МКИ, кл. B25J1/00 Обрабатывающее устройство // Каган В. Г., Хомяков В. В., Астанин B.C., Ухин Н. Н., Миропольский A.M., Кузьмина Е. В., Гольман А. Б. 23.03.89. Бюл. № 11 -Зс.
  11. А.С. СССР, № 1 558 666, МКИ, кл. B25J1/00 Устройство для перемещения исполнительного органа // Ухин Н. Н., Каган В .Г., Хомяков В. В., Астанин B.C. 23.04.90. Бюл. № 15−6 с.
  12. А.С. СССР, № 1 585 144, МКИ, кл. B25J11/00 Манипулятор // Саркисян Ю. Л., Степанян К. Г., Парикян Т. Ф. 15.08.90. Бюл. № 30 3 с.
  13. А.С. СССР, № 1 764 987, МКИ, кл. B25J1/00 Пространственный механизм // Ивашов И. Н. 30.09.92. Бюл. № 41−5 с.
  14. А.С. СССР, № 558 788, МКИ, кл. B25J1/02 Манипулятор // Данилевский В. Н. 20.02.76. Бюл. № 19−3 с.
  15. Автоматизированный расчет колебаний машин. П.К. / Мозура, Ю. Ф. Сливинскас. -JL: Машиностроение, 1988. -104 с.
  16. А.В., Потапов В. Д., Державин Б. П. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1995. -560 с.
  17. А.А., Витт А. А., Хайкин С. Э. Теория колебаний. М.: Физмат-гиз, 1959.-915 с.
  18. В.А., Алексеев Г. А. Резание металлов и режущий инструмент. -М.: Машиностроение, 1968. 480 с.
  19. И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1968. — 560 с.
  20. . М. Технологические основы проектирования самоподнастраи-вающихся станков. М.: Машиностроение, 1978.- 216с.
  21. В.О., Сергиенко В. М. Исследование металлорежущего станка нетрадиционной компоновки. Станки и инструмент, 1993, № 3,с.5−8.
  22. В.Д., Гаврилов В. А., Дехнич А. А. Разработка математической модели точности обработки на многооперационных станках./Юмский техн. унт. -Омск, 1998.- 15 с. Деп. в ВИНИТИ 05.10.98. N2284-B98.
  23. В.Д., Гаврилов В. А., Кольцов А. Г. Исследование кинематики стола с эксцентрико кулачковыми опорами // Омский техн. ун-т. — Омск, 2000.-11с. — Деп. в ВИНИТИ 28.07.00. N2090-B00.
  24. В.Д., Гаврилов В. А., Кольцов А. Г. Исследование колебаний динамической системы стола с эксцентрико-кулачковыми опорам // Омский техн. ун-т. Омск, 2000.-27с. — Деп. в ВИНИТИ 19.10.2000. N2646-B00.
  25. В.Д., Гаврилов В. А., Кольцов А. Г. Разработка математической модели динамической системы стола с эксцентрико-кулачковыми опорами // Омский техн. ун-т. Омск, 2000.-16с. — Деп. в ВИНИТИ 19.10.2000. N2645-B00.
  26. В.Д., Гаврилов В. А., Кольцов А. Г. Разработка технологического переналаживаемого оборудования на основе многоповодковых механизмов // Омский техн. ун-т. Омск, 1999.-10с. — Деп. в ВИНИТИ 29.11.99. N3541-В99.
  27. Ю.В. Инновационное станкостроение. // Приводная техника. -2000. -№ 4.- С. 56−57.
  28. Е.И. Обработка корпусных деталей на многооперационных станках с программным управлением. М.: Машиностроение, 1976. -64с.
  29. A.M. Обработка корпусных деталей на многоцелевых станках с ЧПУ. -М.: Машиностроение, 1986. -48 с.
  30. Г. Н. Автоматизация проектирования металлорежущих станков. -М.: Машиностроение, 1997. -280 с.
  31. Вибрации в технике. Справочник в 6 т. Том 3. Колебания машин, конструкций и их элементов / Под ред. Ф. М. Диментберга и К. С. Колесникова. -М.: Машиностроение, 1980.-544 с.
  32. Вибрации в технике. Справочник в 6 т. Том 6. Защита от вибраций и ударов /Под ред. К. Ф. Фролова. -М.: Машиностроение, 1981.-456 с.
  33. Ю.Д. Анализ компоновок металлорежущих станков. Основы ком-понетики. -М.: Машиностроение, 1978.-208с.
  34. И.И. Колебания машин с механизмами циклового действия. -Л.: 1990.-310 с.
  35. С.В. 2-й Кемницкий семинар по параллельной кинематике. // Приводная техника.-2000. -№ 4. -С. 34−35.
  36. Ден-Гартог Дж.П. Механические колебания. М: Физматгиз, 1960. -580с.
  37. Детали и механизмы металлорежущих станков. /Д.И. Решетов, В. В. Каминская и др.: T.I. Под ред. Д. Н. Решетова. -М.: Машиностроение, 1972. -667с.
  38. Динамика машин и управление машинами. Справочник. / Под ред. КрейнинаГ.В. -М.: Машиностроение, 1988. -240 с.
  39. В.Н., Левина З. М. Оценка компоновок многоцелевых станков по критерию жесткости / Станки и инструменты. -1986. -№ 1. -С. 5−7.
  40. X. М. Жесткость металлорежущих станков.- М.: ЦБТИ МСС, 1950.
  41. Задачи динамики и управления механизмами / Межвузовский сборник научных трудов / Новосибирский электротехнический институт. Отв. Редактор А. И. Смелягин. Новосибирск, 1988 -С. 64−71.
  42. О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.-544 с.
  43. В.В., Еремин А. В. Расчетный анализ динамических характеристик токарных станков разных компоновок // Станки и инструмент.— 1985.-№ 7. -С. 3−6.
  44. В.В., Гринглаз А. В. Расчетный анализ динамических характеристик несущих систем станков // Станки и инструменты.— 1989. -№ 2. -С. 10—13.
  45. С.С. Колебания металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1978. — 198 с.
  46. Кинематика, динамика и точность механизмов. Справочник. / Под ред. Белянина П. Н. -М.: Машиностроение, 1984. -224 с.
  47. А.Ш. Разработка и исследование промышленных роботов на основе L-координат. // Станки и инструмент. -1982. -№ 12. -С. 21−24.
  48. М.З. Динамика машин. -Л., 1989.-264 с.
  49. Коловский М. З, Слоущ А. В. Основы динамики промышленных роботов. -М.: Машиностроение, 1988. -240 с.
  50. А.Г. Точность обработки деталей на автоматических линиях. -М: Машиностроение, 1986. 223 с.
  51. Н.А., Сабиров Ф. С. Оценка динамического качества станков по характеристикам в рабочем пространстве. // Станки и инструменты. 1982. -№ 8. -С. 12−14.
  52. Н.А., Сабиров Ф. С. Оценка динамического качества станков по характеристикам в рабочем пространстве. // Станки и инструменты. 1982. -№ 8. -С. 12−14.
  53. В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967.-360с.
  54. А.И. Математическое моделирование в исследованиях и проектировании станков. -М.: Машиностроение, 1978.-184 с.
  55. Левина 3. М., Решетов Д. Н. Контактная жесткость машин. М.: Машиностроение, 1971. — 264 с.
  56. Н.И. Теория механизмов и машин. -М.: Наука, 1990.-592с.
  57. Р.А. Средства технической диагностики машин. М.: Машиностроение, 1981. — 480 с.
  58. Манипуляционные системы роботов. / Попов Е. П., Белянин П. Н. и др. / Под ред. Корендясева А. И. -М.: Машиностроение, 1989. -472с.
  59. Ю.В., Евстигнеев В. Н., Гринглаз А. В. Анализ точности многооперационного станка // Станки и инструменты.-1983.-№ 3. -С. 8−11.
  60. А.А., Френкель Б. И., Панов Ф. С. Проектирование технологических процессов обработки деталей на станках с ЧПУ. -Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1977. 240 с.
  61. Металлорежущие станки и автоматы. / Под ред. А. С. Проникова. -М.: Машиностроение, 1981. 479 с.
  62. Металлорежущие станки. / Под ред. В. Э. Пуша. М.: Машиностроение, 1986.- 576 с.
  63. А.А., Соловьев А.В, Лонг В. А. Многооперационные станки. // Основы проектирования и эксплуатации. -М.: Машиностроение, 1981. 216 с.
  64. Я.Г. Основы прикладной теории упругих колебаний. -М.: Машиностроение, 1967. 316 с.
  65. Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления. -М.: Наука, 1965. -548с.
  66. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / К. Хартман, Э. Лецкий, В. Шефер и др. Пер. с нем. -М.:Мир, 1977.-447 с.
  67. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / К. Хартман, Э. Лецкий, В. Шефер и др. Пер. с нем. М.: Мир, 1977.447 с.
  68. В.Т. Точность металлорежущих станков.- М.: Машиностроение, 1986. -336 с.
  69. В.А. Станки с параллельной кинематикой. // Приводная техника. 2000. -№ 1.-С51 -60.
  70. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара. Справочник. В 2-х т. // Под ред. В. В. Клюева. М.: Машиностроение, 1977.-303 с.
  71. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем:
  72. Справочник-учебник. В 3-х томах. Т1: Проектирование станков/ А. С. Проников, О. И. Аверьянов и др. / Под ред. А. С. Проникова. -М.: Изд-во МГТУ им Баумана: Машиностроение, 1994. 444 с.
  73. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем:
  74. Справочник-учебник. В 3-х томах. Т 2. Ч 1: Расчет и конструирование узлов и элементов станков / А. С. Проников, В. В. Бушуев и др. / Под ред. А. С. Проникова. -М.: Изд-во МГТУ им Баумана: Машиностроение, 1995.371 с.
  75. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник. В 3-х томах. Т 2 Ч 1: Проектирование станочных систем / Под ред. А. С. Пронникова. -М.: Изд-во им Баумана: Изд-во МГТУ «Стан-кин», 2000. 584 с.
  76. А.С. Влияние компонентов технологической системы на точность обработки. // Известия вузов. М.: Машиностроение. 1983. -N4. -С. 124−128.
  77. Пуш В. Э. Конструирование металлорежущих станков. -М.: Машиностроение, 1977. 390 с.
  78. .С. Новое в повышении точности станков. -Куйбышевское книжное изд-во, 1974. -336 с.
  79. Д.Н., Портман В. Т. Точность металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1986. -335 с.
  80. А.А. Определение точности механических систем станков. // Станки и инструмент. -1991. -№ 1. -С.8−10.
  81. Станки с числовым программным управлением (специализированные) Богданов Н. А., Вайнштейн И. В. и др./Под ред. Лещенко В. А. М.: Машиностроение, 1988. -568 с.
  82. С.М. Краткий курс теоретической механики. -М.: Высшая школа, 1995.-416с.
  83. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие. Под ред.
  84. Р.А.Макарова. М.: Машиностроение, 1975. -288 с.
  85. Технологическое оборудование ГПС/ О. И. Аверьянов, А. И. Дащенко, А. А. Лескин и др. / Под общ. Ред. А. И. Федотова. -Л.: Политехника, 1991. -320 с.
  86. С.П. Колебания в инженерном деле. М.: Наука, 1967.-444с.
  87. Точность и надежность станков с числовым программным управлением. Под ред. А. С. Проникова. М.: Машиностроение, 1982. -256с.
  88. Фикс-Марголин Г. Б. Оценка качества станков по характеристикам жесткости. -Ташкент: ФАН, 1978. 92 с.
  89. B.C., Давыдов И. И. Прогнозирование точности станка на ранней стадии его проектирования с учетом компоновочных факторов. // Станки и инструмент.—1987.— № 9.— С. 5—8.
  90. B.C., Зайцев В. М. Оптимизация динамических характеристик станков. // Станки и инструмент. -1978. -№ 8. -С.22−24.
  91. B.C., Тарасов И. В. Оценка влияния стыков на точность станков. // Станки и инструмент. -1991. -№ 7. -С. 15−17.
  92. B.C., Давыдов И. И. Влияние компоновки на точность с учетом действия силовых факторов. // Станки и инструмент. 1988. -№ 12. -С.8−11.125
  93. А.А., Норейко С. С. Курс теории колебаний. -М.: Высшая школа, 1975.-248 с.
  94. MATHCAD 6/0 PLUS. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде Windows 95. -М.: Информационно издательский дом «Филин», 1997.712 с.
  95. Steward D. A platform with six degrees of freedom // Inst. Mech. Eng.-1965−1966.-V.180.- pi 1.-№ 15.-P.371−386.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!