基于虚拟样机技术的自动旋转工作台关键机构研究

发布时间：2017-07-29 04:15

  本文关键词：基于虚拟样机技术的自动旋转工作台关键机构研究

  更多相关文章： 干涉检查 槽轮机构 运动仿真 虚拟样机 有限元分析（FEA）

【摘要】：在汽车工业的快速发展给环境带来的严重影响下，以新能源电动汽车自循环水冷却铝合金电机壳体自动焊接工艺研究及装备开发为技术背景，对电动汽车自循环水冷却铝合金电机壳体手工焊接所存在的效率低、质量不稳定等缺陷，研究新能源电动汽车自循环水冷却铝合金电机壳体自动焊接工艺及装备，并针对自动旋转工作台中的关键传动机构进行探讨研究。 在论文中首先针对目前自循环水冷却铝合金电机壳体手工焊接所存在的效率低、质量不稳定等问题，，研究了铝合金电机壳体的装备生产线工艺路线。然后运用SolidWorks三维建模软件，建立了齿轮、轴等零部件的三维模型，使用SolidWorks中的装配模式对各零部件进行虚拟装配，并对装配体进行干涉检查分析，再进一步验证齿轮传动机构的传动比。其次，对自动旋转工作台中的槽轮机构进行参数化建模，采用Motion对槽轮机构进行运动仿真，分析槽轮的角速度、角加速度及停歇时间的运动规律。根据接触应力较大的缺陷，运用机构学基本原理，提出了一种具有新型组合轮廓线的槽轮机构，并根据凸轮轮廓线的设计方法，建立起新型槽轮机构的几何模型，提出了此机构的设计方法。在讨论了直线槽轮存在的固有缺陷的前提下，分析出曲线槽轮机构的运动特性，并应用新型组合轮廓线槽轮机构的设计方法，对自动旋转工作台进行了改善设计，应用这种设计方法建立了新型槽轮机构的虚拟样机，对改善后的槽轮机构进行三维建模，再次利用Motion对新机构进行运动仿真，并与之前的仿真结果进行了对比分析，验证此种设计方法的可行性。为该机构的结构设计和工程应用提供了理论依据。 最后，在有限元分析模块Simulation中对新型组合轮廓线槽轮机构柔性体虚拟样机进行有限元分析，得到1/4处的槽轮的应力，应变分布及变形，为新型组合轮廓线槽轮机构设计提供了理论分析。通过对优化结果的对比分析，验证了新型机构在柔性条件下也得到了相应改善。 通过上述内容的理论研究，在自动旋转工作台设计过程中，结合虚拟样机技术可以较大程度地提高产品的设计效率、缩短研发周期、降低设计成本，在很多方面都具有较高的实用价值，同时能够满足现代企业对机械机构设计技术的发展需求。
【关键词】：干涉检查 槽轮机构 运动仿真 虚拟样机 有限元分析（FEA）
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题的研究背景及意义11-12
• 1.2 论文研究内容和价值12-14
• 1.2.1 论文的研究内容12-13
• 1.2.2 课题的理论意义及实用价值13-14
• 1.3 国内外研究背景概述14-15
• 1.3.1 关于齿轮减速器设计的现状14
• 1.3.2 关于槽轮机构改进方案研究的现状14-15
• 第二章 虚拟样机技术和 SolidWorks 软件的介绍15-18
• 2.1 虚拟样机技术的介绍15-16
• 2.2 基于 SolidWorks 软件的虚拟样机技术及应用16-17
• 2.3 本章小结17-18
• 第三章 关于自动旋转工作台的设计研究18-23
• 3.1 电动汽车铝合金电机壳体焊接生产工艺18-19
• 3.1.1 电动车电机壳体生产技术18
• 3.1.2 汽车电机壳体材料及成型工艺18-19
• 3.1.3 自循环水冷却铝合金电机壳体的结构介绍19
• 3.2 铝合金电机壳体自动化焊接生产线设计19-22
• 3.2.1 铝合金电机壳体自动化焊接生产线设计19-21
• 3.2.2 自动化焊接生产线中自动旋转工作台的设计21-22
• 3.3 本章小结22-23
• 第四章 基于 Solidworks 的减速器三维建模与干涉分析23-34
• 4.1 Solidworks 软件建模系统的简介23
• 4.2 三维零件的实体建模23-27
• 4.2.1 三维环境下零件的建模与装配23-24
• 4.2.2 坐标系与位姿矩阵之间的变换24-26
• 4.2.3 调整零件的位姿的设置26-27
• 4.2.4 构件运动控制的介绍27
• 4.3 基于 Solidworks 减速器三维参数化建模27-30
• 4.4 减速传动机构的干涉分析30-31
• 4.4.1 装配干涉问题的解决30
• 4.4.2 减速传动机构的干涉检查30-31
• 4.5 减速传动机构运动仿真的实现31-33
• 4.6 本章小结33-34
• 第五章 基于虚拟样机的槽轮机构设计与改善方法的研究34-58
• 5.1 参数化建模及其实现方法的介绍34
• 5.1.1 完全参数化建模34
• 5.1.2 参数修改法建模34
• 5.2 槽轮机构的虚拟样机的建立34-37
• 5.2.1 外槽轮机构参数化设计35-37
• 5.2.2 外槽轮机构的三维实体建模37
• 5.3 基于 Motion 的传统槽轮机构的运动仿真分析37-46
• 5.3.1 虚拟样机 Motion 仿真分析的主要步骤37-39
• 5.3.2 拨盘和槽轮两者之间的接触39-41
• 5.3.3 运动驱动的参数设置41-42
• 5.3.4 槽轮机构虚拟样机的建立42-44
• 5.3.5 仿真运行与结果分析44-46
• 5.4 新型槽轮机构的设计方法的研究46-54
• 5.4.1 改变传统槽轮设计的众多方法46-47
• 5.4.2 全曲线槽轮方法的提出及研究现状47-49
• 5.4.3 新型槽轮机构设计的产生49-50
• 5.4.4 新型槽轮机构的轮廓线数学模型的求解50-54
• 5.5 新型槽轮机构虚拟样机的建立及与传统槽轮的对比分析54-57
• 5.5.1 新型槽轮机构虚拟样机的建立及运动仿真分析54-56
• 5.5.2 新型槽轮与传统槽轮仿真结果对比56-57
• 5.6 本章小结57-58
• 第六章 槽轮机构柔性体虚拟样机的建立与仿真分析58-74
• 6.1 柔性体虚拟样机的概述58
• 6.2 有限分析方法的理论基础58-62
• 6.2.1 有限元分析方法的基本思路58-61
• 6.2.2 Simulation 模块的介绍61-62
• 6.2.3 Simulation 有限元分析的基本步骤62
• 6.3 传统外槽轮机构的有限元分析62-69
• 6.3.1 外槽轮有限元模型的建立62-63
• 6.3.2 指定槽轮机构的材料属性63
• 6.3.3 夹具的选择63-64
• 6.3.4 添加外部载荷64-65
• 6.3.5 网格的划分65-67
• 6.3.6 后处理67-69
• 6.4 新型槽轮机构的有限元分析的另一种方法69-72
• 6.4.1 在 Motion 中直接求解 FEA69
• 6.4.2 模拟参数设置69-71
• 6.4.3 结果分析71-72
• 6.5 两种槽轮机构模拟结果的对比分析72-73
• 6.6 本章小结73-74
• 第七章 全文总结及展望74-76
• 7.1 全文总结74
• 7.2 对本课题未来研究工作的一些展望74-76
• 参考文献76-79
• 发表论文和科研情况说明79-80
• 致谢80-81

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本文编号：587433