实现等速往复运动的机械传动系统动力学分析

一种非圆齿轮-正弦机构串联组合而成的组合机构理论上可严格实现从动件等速往复运动规律。但由于机械系统的动力学效应和电动机输出特性等因素引起的电动机输出轴的速度波动,会导致从动件等速运动速度发生偏差。文中以该组合机构的主传动系统为研究对象,建立了电动机-主传动系统单自由度多刚体动力学模型,并采用数值法求解其运动微分方程,得到了从启动到稳态运动过程中电动机角速度及正弦机构从动件输出速度变化规律。计算结果表明:额定工况条件下电动机角速度波动率为9.78%,正弦机构从动件输出速度偏差率为0.164%。在此基础上,建立了考虑非圆齿轮轮齿弹性变形的主传动系统弹性动力学模型,采用Runge-Kutta法求解系统运动微分方程,得到了额定工况条件下一个运动周期内从动件的往复运动速度规律,其从动件偏差率增加到0.568%。在需要严格实现等速运动规律的应用场合,系统的动力学效应是不可忽视的。