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十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的動(dòng)力學(xué)特性仿真分析

發(fā)布時(shí)間:2017-05-20 04:17

  本文關(guān)鍵詞:十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的動(dòng)力學(xué)特性仿真分析,,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


【摘要】:十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接軸線相交或平行的兩軸,以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩,在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中具有重要地位。主要運(yùn)用于軋機(jī)與汽車領(lǐng)域。實(shí)踐中,十字軸最易磨損和失效,其主要原因是制造誤差、裝配誤差以及在工作過程中產(chǎn)生的正常磨損,造成相連構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)副的間隙增大,這種變化會(huì)使運(yùn)動(dòng)副間發(fā)生嚴(yán)重碰撞甚至猛烈的沖擊,從而使聯(lián)軸器機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)各元素間動(dòng)應(yīng)力增加,進(jìn)而加劇磨損、增大彈性變形,引起系統(tǒng)的振動(dòng),產(chǎn)生噪聲,使系統(tǒng)的整體傳動(dòng)效率下降,故障發(fā)生的概率變大,降低十字軸萬(wàn)向聯(lián)軸器的使用壽命,進(jìn)而帶來(lái)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此,研究分析十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能獲得的結(jié)果可為設(shè)計(jì)和制造該系統(tǒng)提供理論基礎(chǔ)。本文的研究對(duì)象是某型號(hào)十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器,通過有限元分析軟件ANSYS Workbench進(jìn)行仿真獲得應(yīng)力結(jié)果,可直觀的發(fā)現(xiàn)十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件——十字軸的危險(xiǎn)部位,結(jié)合動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS,進(jìn)行分析十字軸的磨損壽命。首先,介紹了十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及工作原理,建立了十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的零部件的有限元模型,進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析并進(jìn)行了十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的模態(tài)分析。獲得了各零部件的靜力學(xué)分析結(jié)果以及系統(tǒng)的模態(tài)結(jié)果。然后,研究了間隙、構(gòu)件柔性對(duì)十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能的影響,使用ANSYS和ADAMS進(jìn)行聯(lián)合仿真分析,根據(jù)Hertz理論,選取非線性的等效彈簧阻尼模型并考慮庫(kù)侖摩擦的影響,在ADAMS中設(shè)置與實(shí)際情況比較接近的接觸力參數(shù),建立了不同間隙的以十字軸和中間軸為柔性構(gòu)件的剛?cè)狁詈舷到y(tǒng),在ADAMS軟件中,對(duì)十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器系統(tǒng)的角速度、角加速度和接觸力的變化情況進(jìn)行了分析,將動(dòng)力學(xué)仿真分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,并結(jié)合實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果可以較好地反映間隙和柔性體對(duì)萬(wàn)向聯(lián)軸器系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能的影響。最后,介紹了磨損的分類和機(jī)理,確定了十字軸的磨損類型。然后給出了磨損壽命的分析方法以及材料的磨損率。結(jié)合磨損量計(jì)算方法和ANSYS Workbench以及ADAMS的分析結(jié)果,對(duì)十字軸的磨損壽命進(jìn)行了估算。本文使用ANSYS和ADAMS進(jìn)行聯(lián)合仿真分析,對(duì)十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器模型進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析,找出關(guān)鍵零部件的危險(xiǎn)位置,并考慮了間隙和構(gòu)件柔性對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能的影響,結(jié)合摩擦學(xué)與動(dòng)力學(xué)行為的耦合性進(jìn)行磨損分析。仿真結(jié)果可以為十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ),從而來(lái)提高機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性,同時(shí)仿真方法也體現(xiàn)了虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】:十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器 剛?cè)狁詈?/strong> 動(dòng)態(tài)仿真 運(yùn)動(dòng)副間隙 磨損
【學(xué)位授予單位】:太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:TH133.4
【目錄】:
  • 摘要3-5
  • ABSTRACT5-11
  • 第一章 緒論11-19
  • 1.1 課題的提出及研究意義11-12
  • 1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)12-16
  • 1.2.1 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器靜力學(xué)分析研究現(xiàn)狀12-13
  • 1.2.2 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器動(dòng)力學(xué)分析研究現(xiàn)狀13-15
  • 1.2.3 磨損分析的研究概況15-16
  • 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容16-19
  • 第二章 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器模型的有限元靜力學(xué)分析19-41
  • 2.1 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析19-23
  • 2.1.1 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)19-21
  • 2.1.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析21-23
  • 2.2 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的有限元靜力學(xué)分析23-34
  • 2.2.1 有限元靜力學(xué)分析概述23-24
  • 2.2.2 有限元分析軟件介紹24-25
  • 2.2.3 十字軸的有限元模型的建立25-30
  • 2.2.4 叉頭的靜力學(xué)分析30-32
  • 2.2.5 中間軸的靜力學(xué)分析32-34
  • 2.3 模態(tài)分析34-40
  • 2.3.1 基于ANSYS Workbench的模態(tài)分析34-39
  • 2.3.2 共振原因分析39-40
  • 2.4 本章小結(jié)40-41
  • 第三章 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器動(dòng)力學(xué)分析41-67
  • 3.1 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本理論41-45
  • 3.1.1 多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本理論41-43
  • 3.1.2 多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本理論43-44
  • 3.1.3 多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程44-45
  • 3.2 考慮間隙接觸碰撞的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論45-51
  • 3.2.1 間隙運(yùn)動(dòng)副的數(shù)學(xué)描述45-47
  • 3.2.2 接觸碰撞理論47-50
  • 3.2.3 含間隙接觸碰撞的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程50-51
  • 3.3 多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的建立51-54
  • 3.3.1 基于ADAMS的動(dòng)力仿真分析步驟51
  • 3.3.2 建立十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器幾何模型51-52
  • 3.3.3 建立十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器仿真模型52-54
  • 3.4 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器剛?cè)狁詈象w動(dòng)力學(xué)建模與仿真54-66
  • 3.4.1 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器剛?cè)狁詈象w動(dòng)力學(xué)模型的建立55-58
  • 3.4.2 十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器剛?cè)狁詈象w動(dòng)力學(xué)仿真分析58-66
  • 3.5 本章小結(jié)66-67
  • 第四章 十字軸的磨損分析67-75
  • 4.1 磨損分析的基本理論67-70
  • 4.1.1 磨損概述67-68
  • 4.1.2 磨損率68-70
  • 4.2 十字軸的磨損分析70-74
  • 4.2.1 磨損壽命分析流程的搭建72
  • 4.2.2 十字軸的磨損壽命分析結(jié)果72-74
  • 4.3 本章小結(jié)74-75
  • 第五章 總結(jié)與展望75-77
  • 5.1 總結(jié)75
  • 5.2 展望75-77
  • 參考文獻(xiàn)77-81
  • 致謝81-83
  • 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文83

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本文編號(hào):380666


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