弧面分度凸轮机构参数化建模与动力学研究

发布时间：2017-08-10 10:43

  本文关键词：弧面分度凸轮机构参数化建模与动力学研究

  更多相关文章： 弧面分度凸轮机构 廓面方程 参数化建模 动力学 运动学

【摘要】：弧面分度凸轮机构较传统的间歇机构而言,是一种新型的分度机构,而且已经作为核心传动装置被广泛地应用于自动机械中。由于其工作曲面十分复杂,并且经常被用于各种高速、高刚度、高承载强度的环境中,所以对该机构的三维参数化建模,动力学、运动学性能的研究就显得十分重要。在确定了弧面凸轮的基本参数和运动规律的前提下,依据空间曲面的共轭原理,推导出弧面凸轮运动时参与啮合的通用廓面曲线方程。利用CREO基于廓面方程创建弧面凸轮机构的三维参数化模型,根据此法建立的模型较其它模型更精确,并且建模方法十分简洁。利用拉格朗日方程,创建包括滚子与凸轮之间的等效接触刚度、滚子交替变化、输出输入轴扭转振动位移、轴向振动位移、旋转阻尼等综合因素的精确动力学模型,并利用ABAQUS求解得到其具有工程实际意义的解,同时得到分度盘、输出轴变形的振型图。将耗散能加入到动力学模型中,动力学方程求解时采用等效方法,这两者都没有拘泥于传统方法,具有一定的创新性。最后采用虚拟样机技术,结合ADAMS软件,创建弧面凸轮机构的刚柔耦合运动学模型,该模型考虑构件间柔性力约束,比以往模型更能全面的反映出机构的实际运动情况。对模型进行正运动学分析,并且研究不同运动参数对凸轮与滚子间接触力的影响情况。通过对弧面分度凸轮机构廓面方程的研究,为产品的研发、数控加工提供了理论基础。运动学、动力学的建模与分析为进一步的深入研究和机构的优化设计提供了一定的参考。
【关键词】：弧面分度凸轮机构 廓面方程 参数化建模 动力学 运动学
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH112.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的背景和意义10
• 1.2 弧面凸轮机构基本形式和工作原理10-11
• 1.3 弧面凸轮机构的研究现状11-14
• 1.3.1 结构设计研究情况11-12
• 1.3.2 几何运动学研究情况12
• 1.3.3 动力学研究情况12-13
• 1.3.4 加工制造情况13-14
• 1.4 本课题的研究内容14
• 1.5 本章小结14-15
• 第2章 弧面凸轮机构的基本参数与设计原理15-29
• 2.1 弧面凸轮机构的基本参数15-19
• 2.1.1 弧面凸轮机构几何尺寸15-17
• 2.1.2 弧面凸轮机构运动参数17-19
• 2.2 弧面凸轮机构运动规律19-22
• 2.2.1 量纲—运动参数19-20
• 2.2.2 分度盘常用运动规律20-21
• 2.2.3 分度盘运动规律的选择21-22
• 2.3 弧面凸轮工作廓面设计22-28
• 2.3.1 坐标系的选取22
• 2.3.2 滚子圆柱形工作面在坐标系2S中的方程式及法线矢量22-23
• 2.3.3 凸轮与滚子共轭接触方程式23-27
• 2.3.4 滚子上的工作接触线方程27
• 2.3.5 凸轮在S_1中的曲面方程式27-28
• 2.4 小结28-29
• 第3章 弧面凸轮机构的三维参数化建模29-37
• 3.1 弧面凸轮三维建模29-35
• 3.1.1 建模程序的编写29-33
• 3.1.2 弧面凸轮实体建模33-35
• 3.2 弧面凸轮模型参数化设计35
• 3.3 弧面凸轮机构三维模型35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 弧面凸轮机构动力学研究37-57
• 4.1 弧面凸轮机构动力学建模37-42
• 4.1.1 动力学模型与说明37-39
• 4.1.2 广义坐标几何关系分析39-40
• 4.1.3 等效接触刚度计算40-41
• 4.1.4 输出轴横振刚度影响系数计算41-42
• 4.2 机构动能、势能、耗散能求解42-44
• 4.2.1 系统动能求解42
• 4.2.2 系统势能求解42-43
• 4.2.3 系统耗散能的求解43-44
• 4.3 动力学方程建立44-51
• 4.4 动力学方程简化51-52
• 4.5 动力学方程求解52-56
• 4.5.1 利用ABAQUS求解52-55
• 4.5.2 结果分析55-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 弧面凸轮机构运动学研究57-69
• 5.1 运动学模型建立57-63
• 5.1.1 机构模型的导入57
• 5.1.2 模型的参数设定57-63
• 5.1.3 刚柔耦合模型的系统验证63
• 5.2 刚柔耦合模型的动态仿真63-65
• 5.2.1 模型的求解器设置63-64
• 5.2.2 模型的正运动学分析64-65
• 5.3 不同运动参数对运动性能的影响65-68
• 5.3.1 输入转速对接触力的影响65-66
• 5.3.2 轴向载荷对接触力的影响66-67
• 5.3.3 阻尼系数对机构动态性能的影响67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 导师简介74-75
• 作者简介75-76
• 学位论文数据集76

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本文编号：650311