含角接触球轴承和粗糙间隙表面滑动轴承关节的平面柔性多连杆机构动态误差分析与优化设计

传统旋转间隙关节接触模型假定衬套和销轴的接触面是光滑的并仅考虑接触区域的初始接触点的影响,常忽略接触区域中其它接触点的作用,不可避免导致模型分析精度下降。为此,提出一种含角接触球轴承和粗糙间隙表面滑动轴承关节的平面柔性多连杆机构动力学建模、分析与优化的计算方法。考虑粗糙旋转间隙关节多点接触状态,建立了一个新颖粗糙间隙接触模型,运用一种无剪切锁定变形梁单元对柔性连杆进行离散化。同时,基于赫兹理论,推导了角接触球轴承的动态径向等效刚度。与基于传统光滑间隙模型的结果相比,基于所提出的粗糙间隙模型的多连杆机构动态响应更接近于试验值,验证了所提出计算方法的有效性。仿真结果表明,粗糙的关节接触面能够降低滑块速度和加速度偏差,却增加滑块的位移偏差。冲压工况下含角接触球轴承和粗糙间隙表面滑动轴承关节的平面柔性多连杆机构的动态响应偏差大于空载工况下的结果,冲压载荷易增加滑块的动态响应偏差。此外,基于NSGA-II算法对平面柔性多连杆机构中滑动轴承关节间隙进行优化设计并得到优化的间隙尺寸值。