内平动分度凸轮机构的接触分析研究

发布时间：2017-09-03 07:42

  本文关键词：内平动分度凸轮机构的接触分析研究

  更多相关文章： 接触分析 动力学仿真 有限元分析 结构优化

【摘要】：接触问题在机械工程领域广泛存在。研究机械结构零部件之间的接触性能,分析其接触面的应力应变等分布,对于机械产品的设计研发、优化以及减震降噪等至关重要。本论文针对内平动分度凸轮机构进行了接触分析及优化,研究其机构主要结合面的接触性能、应力应变以及强度等方面的问题,同时对机构的动态接触性能进行分析研究。首先,应用弹性接触力学理论,对机构的凸轮与针齿啮合传动进行接触分析,结合弹性接触理论,计算凸轮与针齿一个分度期内的接触应力应变,并对其进行接触强度校核,求解了凸轮与针齿啮合的非线性接触刚度,并同时计算求解了针齿与凸轮实际廓线间的接触间隙。其次,考虑到弹性接触理论的局限性,本文应用ANSYS13.0/Workbench软件对内平动分度凸轮机构相关部件进行有限元接触分析,得到了凸轮与针齿在不同啮合位置时的接触应力应变分布云图及最大接触应力分布情况,分析了安装误差对机构整体啮合变形及受力的影响。机构零部件结合面参数对整机的动态性能有重要影响,故本文在综合考虑结合面参数影响下,对整机进行模态分析,使分析更加合理准确。此外,针对零件结合面接触应力分布不均匀、局部接触应力过大等问题,应用有限元软件对机构关键接触部位进行形状优化,改善零件接触状况,优化了机构的接触性能,并对箱体结构进行了拓扑优化,减轻箱体重量。最后,利用ADAMS对内平动分度凸轮机构进行动力学仿真,建立了零件了刚柔耦合动力学模型,综合考虑了机构在不同负载、转速影响下的动态接触力变化情况,从而分析负载转速对机构动态接触力的影响,接触间隙是机构装配中不可忽略的部分,本文分析了凸轮与针齿在不同接触间隙下的啮合受力变化情况。
【关键词】：接触分析 动力学仿真 有限元分析 结构优化
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH112.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 接触问题的国内外研究现状及发展趋势9-11
• 1.2.1 国内外研究现状9-10
• 1.2.2 接触问题的发展趋势10-11
• 1.3 机械工程中的接触问题概述11-12
• 1.4 接触问题的分析方法12-14
• 1.4.1 解析法13
• 1.4.2 数值法13-14
• 1.5 接触问题分类14-15
• 1.6 内平动分度凸轮机构的传动原理15-16
• 1.7 本文的主要研究内容16-17
• 2 机构接触分析17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 弹性接触分析的理论基础17-18
• 2.2.1 接触表面的运动及受力17-18
• 2.2.2 接触问题的基本假设18
• 2.3 轮齿啮合接触应力与变形计算18-25
• 2.4 齿面接触强度分析25-26
• 2.5 轮齿啮合接触刚度计算26-28
• 2.6 轮齿接触间隙计算28-30
• 2.7 本章小结30-31
• 3 基于Workbench有限元接触分析31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 Workbench接触分析31-33
• 3.2.1 ANSYS13.0/Workbench有限元软件简介31-32
• 3.2.2 Workbench接触分析的基本过程32-33
• 3.3 接触分问题的有限元求解33
• 3.4 接触分析算例33-39
• 3.4.1 轮齿接触受力分析34-37
• 3.4.2 机构相关零部件接触分析37-38
• 3.4.3 不同啮合位置处轮齿接触结果输出38-39
• 3.5 箱体结构接触分析39-40
• 3.6 安装误差下轮齿接触分析40-43
• 3.6.1 机构安装误差40-41
• 3.6.2 安装误差下凸轮与针齿接触分析41-43
• 3.7 内平动分度凸轮机构模态分析43-46
• 3.7.1 机构有限元分析模型43-44
• 3.7.2 考虑结合面接触刚度影响下机构模态分析44-46
• 3.8 本章小结46-47
• 4 基于Workbench的结构接触改进设计47-52
• 4.1 引言47
• 4.2 机构零件接触改进算例47-51
• 4.2.1 箱体支撑接触形状改进47-50
• 4.2.2 轮齿啮合接触改进设计50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5 机构动态接触仿真分析52-67
• 5.1 引言52
• 5.2 ADAMS动力学仿真52-54
• 5.2.1 ADAMS动力学仿真软件概述52-53
• 5.2.2 ADAMS动力学仿真的基本流程53
• 5.2.3 ADAMS求解机构接触力53-54
• 5.3 内平动分度机构的刚柔耦合模型仿真分析54-59
• 5.3.1 关键零件生成柔性体55
• 5.3.2 机构刚柔耦合动力学模型及参数定义55-57
• 5.3.3 接触约束参数的设置57-58
• 5.3.4 仿真结果输出58-59
• 5.4 考虑负载、转速的机构动态特性分析59-61
• 5.5 考虑接触间隙的机构动态特性分析61-66
• 5.5.1 接触间隙的产生61-62
• 5.5.2 轮齿接触间隙的测量62
• 5.5.3 轮齿啮合接触状态判定62-64
• 5.5.4 轮齿间隙对啮合传动的影响64-66
• 5.6 本章小结66-67
• 6 结论67-68
• 7 展望68-69
• 8 参考文献69-74
• 9 攻读硕士学位期间发表论文情况74-75
• 10 致谢75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩清鹏;王娇;魏春雨;;叶片-轮盘榫联结构的接触分析[J];动力学与控制学报;2013年03期

2 胡龙飞;刘全坤;陈文琳;周焕林;;锚环组合三维接触分析数值模拟与试验[J];农业机械学报;2006年09期

3 宁桂峰,满翠华;有限元接触分析应用研究[J];现代制造工程;2005年04期

4 王小椿;点啮合曲面的三阶接触分析[J];西安交通大学学报;1983年03期

5 郗军红;朱良;;浅析车辆零部件设计中接触分析的运用[J];佳木斯教育学院学报;2014年06期

6 彭茂林;杨自春;曹跃云;;涡轮盘片结构的接触分析[J];热力透平;2009年04期

7 谢治;起重机钢制车轮的有限元接触分析[J];港口装卸;2003年05期

8 林香;黄致建;郝艳华;;弧形燕尾型榫连接组件三维接触分析[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2010年03期

9 徐晓俊,高业田,李华敏;安装误差作用下的共轭曲面接触分析(英文)[J];哈尔滨工业大学学报;1990年05期

10 刘志峰,杨文通,彭映辉,王建华,吴喜文,王蕾;基于误差的摆线锥齿轮动态加载接触分析方法(下)[J];机床与液压;2005年03期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 石根华;;不连续接触的理论基础[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

2 韩清鹏;王娇;;叶片-轮盘榫联结构的接触分析[A];第九届全国动力学与控制学术会议会议手册[C];2012年

3 史平安;莫军;;法兰连接结构的三维接触分析法[A];中国工程物理研究院科技年报（1998）[C];1998年

4 葛轶强;张其林;;接触分析在扣合式板承载力分析中的应用[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年

5 张洪武;顾元宪;钟万勰;;传热与接触两类问题耦合作用的有限元分析[A];计算力学研究与进展——中国力学学会青年工作委员会第三届学术年会论文集[C];1999年

6 姚振汉;危银涛;;轮胎接触有限元分析的一种自适应后处理[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 陈素白;城市家庭媒介偏好与媒介共享接触分析[N];中华新闻报;2005年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王海霞;小倾角船用齿轮箱接触分析及动态特性研究[D];重庆大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 石卫东;内平动分度凸轮机构的接触分析研究[D];天津科技大学;2015年

2 韦玲玲;心血管支架的结构设计及生物力学分析[D];东南大学;2016年

3 覃小雄;有限元接触分析及其在飞机投放挂架中的应用[D];西安电子科技大学;2007年

4 李成业;嵌套式伸缩结构接触分析[D];大连理工大学;2015年

5 袁玮;刷式密封接触分析及磨损特性的研究[D];西北工业大学;2004年

6 于少春;变速器齿轮齿面接触分析建模与仿真[D];吉林大学;2007年

7 赵晓春;无粘结预应力混凝土结构计算的接触分析方法[D];大连理工大学;2007年

8 傅念军;基于ANSYS的高速客车弧齿锥齿轮接触分析[D];北京交通大学;2013年

9 于乐;修井作业机强制起下系统关键技术研究[D];沈阳工业大学;2014年

10 季景方;混合动力汽车动力分配器动态特性分析[D];吉林大学;2013年

，

本文编号：783759