弹性弧面凸轮减速机构研究及其运动仿真

发布时间：2017-05-03 20:03

  本文关键词：弹性弧面凸轮减速机构研究及其运动仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题是在已有的弧面凸轮减速器的基础上，引入多滚子接触，通过分析计算来验证其对于提高承载能力的作用。在多滚子接触分析时，本文将从动转盘中的销轴组件当作弹性元件来进行处理，充分考虑机构在运转的过程中，销轴的形变及应力与承载转矩的关系，以及不同的啮合位置对于销轴受力形变的影响。 本文主要研究内容及取得的主要成果包括以下几个方面：（1）根据现有的弧面分度凸轮机构的理论及设计方法，总结出适合多滚子啮合的、连续传动的弧面凸轮减速机构的方法；（2）结合新的设计方法总结出适合于计算机辅助设计的方法，并运用三维建模软件UG NX设计弧面凸轮减速机构的核心组件，主要包括弧面凸轮本体和转盘及滚子销轴组件。对其建模理论加以分析研究，总结出一种快捷精确的建模方法；（3）将弧面凸轮减速机构中的转盘组件中的销轴作为弹性元件，根据材料力学中的理论对其进行弯曲变形、应力应变的分析计算。结合有限元法并运用有限元软件ANSYS对简化的模型进行相应的有限元分析计算，证明三个滚子啮合时销轴受力要明显优于单滚子啮合；（4）对已经建立的机构传动核心组件进行有限元分析计算，，包括分析啮合位置的改变对于凸轮与滚子之间的接触力，以及销轴的应力和形变的影响；（5）利用机械系统动力仿真分析软件ADAMS对减速机构的虚拟样机进行运动学分析，可以验证该减速机构的运动可行性及稳定性。然后对其分别进行刚体动力学与刚柔耦合动力学分析，结果表明刚体的动力学性能非常差，而将转盘柔性化后的减速机构系统动力学响应各指标均有很大提高，基本满足实际工况。 本课题的意义在于：（1）在点啮合、弹性接触研究的基础上，提出弹性构件的思想，形成弹性弧面凸轮的新接触模式，丰富弹性弧面凸轮机构理论。通过材料力学与有限元分析计算方法相结合，为新的弹性弧面凸轮机构提供分析和计算方法。（2）对于弹性弧面凸轮机构的应用作出扩展，设计出多滚子啮合的弧面凸轮减速机构，并总结出该机构简便快捷的三维建模方法，同时借助于ADAMS软件对这种减速机构的动力学特性进行详细分析，从而进一步证明了该机构的可行性，为后续的进一步研究提供参考。
【关键词】：弧面凸轮 弹性元件 减速机构 有限元分析 动力学分析
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.46
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 课题的提出及研究意义11-12
• 1.1.1 课题的提出11
• 1.1.2 本课题研究的意义11-12
• 1.2 弧面凸轮机构研究现状12-15
• 1.2.1 弧面分度凸轮机构研究现状12-14
• 1.2.2 弧面凸轮减速机构的研究现状14-15
• 1.3 研究内容及方法15-17
• 1.3.1 本课题的主要研究内容15
• 1.3.2 课题中的技术难点及拟采用方法15-17
• 2 多滚子弧面凸轮减速机构的提出及其参数化模型的建立17-29
• 2.1 多滚子接触弧面凸轮减速机构的提出及设计参数的确定17-19
• 2.1.1 球锥滚子及点啮合弧面凸轮减速机构的提出17-19
• 2.1.2 点啮合弧面凸轮减速机构的主要设计参数19
• 2.2 弧面凸轮减速机构工作轮廓面的三维建模19-25
• 2.2.1 建模思路19-20
• 2.2.2 弧面凸轮减速机构工作轮廓曲面曲线的生成20-23
• 2.2.3 弧面凸轮减速机构工作轮廓曲面的构造23-24
• 2.2.4 弧面凸轮减速机构实体的构建24-25
• 2.3 弧面凸轮减速机构其他重要部件的建模及机构装配25-28
• 2.3.1 转盘及滚子销轴的建模25-27
• 2.3.2 弧面凸轮减速机构的装配27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 弧面凸轮减速机构弹性元件的弯曲分析29-53
• 3.1 基于材料力学的销轴弯曲变形分析29-32
• 3.1.1 销轴的受力分析及力学模型简化29-30
• 3.1.2 销轴的弯曲变形分析30-32
• 3.2 基于 ANSYS Workbench 的销轴有限元分析32-39
• 3.2.1 机构有限元分析前处理32-37
• 3.2.2 许用应力下，销轴承载能力分析37-39
• 3.3 啮合位置对销轴受力情况的影响39-50
• 3.3.1 分析计算模型说明39-42
• 3.3.2 单滚子啮合销轴受力情况分析42-44
• 3.3.3 双滚子啮合销轴受力情况分析44-47
• 3.3.4 三个滚子啮合销轴受力情况分析47-50
• 3.4 本章小结50-53
• 4 基于 ADAMS 的弧面凸轮减速机构的运动学和动力学仿真53-73
• 4.1 ADAMS 软件特点及仿真前处理53-57
• 4.1.1 ADAMS 软件特点53-54
• 4.1.2 三维模型的导入54-56
• 4.1.3 仿真分析前期准备56-57
• 4.2 弧面凸轮减速机构刚性分析57-66
• 4.2.1 机构运动学仿真分析57-64
• 4.2.2 机构刚体动力学仿真分析64-66
• 4.3 弧面凸轮减速机构刚柔耦合分析66-72
• 4.3.1 机构刚柔耦合模型的建立66-67
• 4.3.2 刚柔耦合仿真分析67-72
• 4.4 本章小结72-73
• 5 总结与展望73-75
• 5.1 总结73-74
• 5.2 展望74-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-81
• 攻读学位期间发表的学术论文81-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 余振华;;基于UG NASTRAN的弧面分度凸轮的设计与模态分析[J];成组技术与生产现代化;2011年01期

2 苗苗;陶学恒;;球形滚子弧面凸轮分度机构模态分析[J];大连轻工业学院学报;2005年04期

3 杨方;弧面凸轮分度机构的啮合理论分析[J];大连轻工业学院学报;1995年03期

4 陶学恒,肖正扬;弧面凸轮分度机构动力学模型的理论探讨[J];大连轻工业学院学报;1996年03期

5 陈兆荣;陶波;;高精度弧面分度凸轮设计方法研究[J];工程图学学报;2009年03期

6 方代正;王贵成;;弧面凸轮分度机构设计及建模方法研究[J];工程图学学报;2010年02期

7 李丙才;吴小伟;杨青年;;弧面分度凸轮的实体造型及数控加工[J];兰州理工大学学报;2008年03期

8 曹巨江;李龙刚;;基于ANSYS软件的弧面凸轮分度箱输出轴的模态分析[J];轻工机械;2010年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 张家鑫;高速凸轮动态性能实验研究[D];西北工业大学;2007年

2 胡新蕾;基于UG的弧面分度凸轮机构的参数化设计及仿真分析[D];青岛大学;2009年

3 刘明;弧面分度凸轮机构参数优化设计及其动力学研究[D];大连交通大学;2008年

4 张紫平;滚珠型弧面凸轮连续传动机构啮合特性分析与动力学研究[D];山东大学;2010年

5 唐晓鹏;弧面分度凸轮机构啮合特性分析与仿真[D];西安理工大学;2010年

6 侯喜林;弧面分度凸轮机构参数优化设计和仿真[D];兰州理工大学;2012年

7 王晓辉;基于刚柔耦合模型的圆柱分度凸轮机构动力学分析[D];延边大学;2012年

  本文关键词：弹性弧面凸轮减速机构研究及其运动仿真，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：343634