基于有限元法的弧面分度凸轮机构动力学分析与仿真

摘要

该文根据弧面分度凸轮廓面议程编写了轮廓面上点坐标的计算程序,利用三维造型软件Unigraphics(简称UG)生成了GTC180型弧面分度凸轮机构的实体模型.首次将有限元理论引入到弧面分度凸轮机构的动力学分析中,并利用有限元软件包ANSYS对GTC180型弧面分度凸轮及分度盘进行了模态分析和谐响应分析,给出了该凸轮机构各构件的前5阶固有频率及其振型.给出了凸轮轴的临界转速以及在谐载荷作用下弧面凸轮轴和分度盘轴的最大响应应力和最大响应位移.运用多刚体系统动力学理论及多刚体动力学分析软件ADAMS对GTC180型弧面分度凸轮机构进行了动力学仿真,并在此基础上研究了系统运动参数和结构参数对输出加速度响应的影响,得到了一些工程上很有实际应用价值的结论.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1凸轮机构动力学发展概况

1.2弧面分度凸轮机构发展概述

1.3有限元法

1.4虚拟样机技术

1.5本文的研究内容

第二章弧面分度凸轮机构的工作原理及其建模

2.1弧面分度凸轮机构的工作原理

2.1.1工作原理

2.1.2主要运动参数

2.1弧面分度凸轮的廓面方程

2.2.1坐标系的设置

2.2.2滚子圆柱面方程

2.2.3凸轮与滚子的共轭接触方程

2.2.4弧面分度凸轮工作轮廓面方程

2.3弧面分度凸轮三维实体模型的建立

2.3.1三维模型的计算步骤：

2.3.2凸轮工作曲面的三维坐标x1、y1、z1的实例计算

2.3.3弧面分度凸轮三维模型的生成

2.4结论

第三章弧面分度凸轮机构的动力学分析

3.1引言

3.2有限元法简介

3.3结构动力学分析的有限元法理论

3.3.1固有振动特性

3.3.2动力响应特性

3.4 ANSYS简介

3.5三维有限元理论

3.5.1单元体的选择

3.5.2六面体的刚度矩阵

3.5.3六面体的质量矩阵和阻尼矩阵

3.6计算实例

3.6.1分度盘轴

3.6.2弧面分度凸轮轴

3.6.3谐响应分析

3.7本章小结

第四章弧面分度凸轮机构的动态仿真

4.1虚拟样机技术简介

4.2虚拟样机的关键技术

4.2.1虚拟样机的建模技术

4.2.2虚拟样机仿真技术

4.3机械系统的动态仿真

4.4虚拟样机的相关技术

4.5虚拟样机仿真软件ADAMS

4.6多刚体动力学方程

4.6.1 ADAMS多刚体动力学方程的建立

4.6.2动力学方程的求解

4.6.3 ADAMS解算分析过程

4.7弧面分度凸轮机构的动态仿真

4.7.1几何模型构建

4.7.2创建约束

4.7.3 GTC180型弧面分度凸轮机构动力学仿真

4.7.4系统参数对分度盘轴输出角加速度的影响

4.8多柔体仿真简介

4.9本章小结

第五章结论

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间公开发表学术论文