| 【中文题名】 | 电动机—复合材料构件的机构系统弹性动力学建模与仿真 |
| 【英文题名】 | Elastic Dynamic Modeling and Simulation of the Motor-Elastic Linkage Mechanism System with Links Fabricated from Composite Materials |
| 【学科专业】 | 机械设计及理论 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-11-21 |
| 【中关键词】 | 叠层复合材料,机电耦合,阻尼,有限元,连杆机构,动态分析 |
| 【英关键词】 | composite laminates,electromechanical coupling,damping,finite element,elastic mechanism,dynamic analysis, |
| 【分类导航】 | 工业技术>机械、仪表工业>机械学（机械设计基础理论）>机构学>> |
| 【论文摘要】 | 机械学的发展与新材料的发明与应用有紧密的关系，研究新材料在机械中的应用是当今机械学的一个重要内容。在机械系统中应用强重比和阻尼特性显著优于传统金属材料的先进复合材料是改善机械系统弹性动力学性能的一条有效途径。但是，采用先进复合材料构件的这些高速机构在运行中也时常表现出一些未曾料及的现象，有时甚至是严重的故障，如：驱动电机的电磁谐波有时会引起这样的高速轻型机构产生强烈振动；系统的临界转速会随电机的运行参数变化而变化等等。究其原因，是对复合材料构件的机构动态性能的研究还很不深入。
自上世纪八十年代以来，人们开始研究在机构中应用层合板复合材料的问题。但是在建立该类机构的动力学分析模型时，研究者基本上都是沿用传统金属材料的机构动态分析有限元模型，只是将单元质量矩阵中的金属材料密度改为复合材料各层的平均密度，单元刚度矩阵中的金属材料弹性模量改为复合材料各层的平均弹性模量，尤其至今没有分析推导出机构的阻尼矩阵，只是将阻尼矩阵假设为比例阻尼。由于没有根据这种各向异性材料的实际物理关系来分析推导这类机构的动态分析模型，所建模型与实际情况差距较大。这也是这类性能优良的新型机构未能获得更好地推广应用的原因之一。
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| 【论文题纲】 |
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摘要 |
2-4 |
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ABSTRACT |
4-9 |
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第一章 绪论 |
9-18 |
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1.1 选题的依据和意义 |
9-10 |
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1.2 国内外研究现状及发展概况 |
10-16 |
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1.3 本文研究的内容 |
16-18 |
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第二章 电动机-叠层复合材料构件的机构系统动力学建模 |
18-54 |
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2.1 引言 |
18-19 |
|
2.2 有限元方法介绍 |
19-20 |
|
2.3 电机单元有限元分析 |
20-26 |
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2.3.1 位移模式 |
21-22 |
|
2.3.2 单元动能与质量矩阵 |
22-23 |
|
2.3.3 电机势能和刚度矩阵 |
23-26 |
|
2.4 叠层复合材料构件的机构动力学建模 |
26-42 |
|
2.4.1 单元位移模式 |
26-28 |
|
2.4.2 单元坐标和系统坐标 |
28-31 |
|
2.4.3 单元上绝对速度，加速度与位移函数的关系 |
31-35 |
|
2.4.4 单元的动能和质量矩阵 |
35-37 |
|
2.4.5 单元的势能和刚度矩阵 |
37-40 |
|
2.4.6 单元阻尼模型 |
40-42 |
|
2.5 建立系统的运动微分方程 |
42-53 |
|
2.5.1 构件单元数的确定 |
42-43 |
|
2.5.2 电动机-叠层复合材料构件的机构系统动力学模型 |
43-44 |
|
2.5.3 整个系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵 |
44-48 |
|
2.5.4 系统刚体加速度 |
48-53 |
|
2.5.5 电动机-叠层复合材料构件的机构系统耦合动态方程 |
53 |
|
2.6 本章小结 |
53-54 |
|
第三章 电动机-叠层复合材料构件的机构系统耦合动态方程的求解 |
54-67 |
|
3.1 引言 |
54 |
|
3.2 振型叠加法的求解过程和特点 |
54-59 |
|
3.2.1 常系数二阶微分方程组的解法 |
54-56 |
|
3.2.2 变系数二阶微分方程组的解法 |
56-59 |
|
3.3 计算程序框图 |
59-60 |
|
3.4 计算实例 |
60-66 |
|
3.5 本章小结 |
66-67 |
|
第四章 电动机-叠层复合材料构件的机构系统动力学特性实验研究 |
67-76 |
|
4.1 引言 |
67 |
|
4.2 实验设备组成 |
67-69 |
|
4.3 实验系统的参数 |
69-70 |
|
4.4 实验过程及结果分析 |
70-75 |
|
4.4.1 固有频率的测定 |
70-71 |
|
4.4.2 连杆中点动态响应的测定方法 |
71-72 |
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4.4.3 实验测得结果和计算结果的对比分析 |
72-75 |
|
4.5 本章小结 |
75-76 |
|
第五章 全文总结与研究展望 |
76-78 |
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5.1 本文研究工作总结 |
76-77 |
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5.2 进一步研究的展望 |
77-78 |
|
致谢 |
78-79 |
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附录 攻读硕士学位期间发表论文目录 |
79-80 |
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参考文献 |
80-85 |
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学位论文原创性声明 |
85 |
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学位论文使用授权声明 |
85 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.91108 |
