2K-V型减速机的虚拟样机仿真研究

论文摘要

减速机是各类机械中常用的一种传动装置。为了解决减速机设计周期长、成本高、设计失误多的问题,采用参数化技术、优化设计技术、虚拟样机技术等现代设计方法已势在必行,且已被许多企业在产品开发过程中所应用。虚拟样机技术是一门新兴的技术,它综合了参数化技术和优化设计技术,采用动态、可视的方法对机构的方案和参数进行优化分析,可以明显地缩短设计周期,降低风险,节省成本。2K-V型减速机是一种复杂的多级行星传动装置,它具有多曲柄的平行四边形并联结构,使用多齿啮合来传递载荷等。本文基于参数化和虚拟样机技术,结合CAD/CAE软件,在2K-V型减速机的设计和仿真分析方面,做了如下工作:（1）通过三维参数化软件Pro/E探讨了变位齿轮等零件的参数化建模方法;（2）采用机构转化法和三角形解析法等方法对2K-V型传动机构进行了运动学分析;（3）使用拉格朗日方程推导了2K-V型减速机的动力学方程;（4）详细地介绍了ADAMS对机构的分析求解原理,对其背后的数值分析过程进行了详细的说明,指出了与（3）中建立动力学方程的一致性;（5）借助ADAMS和Pro/E间的数据接口Mech/Pro建立了2K-V型减速机的“基于运动副”的虚拟样机模型。（6）本文从仿真现实的角度,又采用“基于接触”的方法重新建构虚拟样机并进行了运动学和动力学仿真分析。2K-V型减速机的虚拟样机仿真研究建立在无前人进行研究的基础上,文章解决了并联和行星结构复合及加入多齿啮合后仿真困难的问题,通过该样机的仿真研究进一步描述了该传动装置的实际运动规律,改变了以前一直依靠假设的局面,为该装置物理样机的制作和测试提供了必要的数据和分析基础,并为该装置的结构和性能优化、振动和噪声及寿命的分析提供了重要的依据。样机同时可供以后分析结构参数和动力学分析之用,并可采用此方法进行机型扩展。通过实时仿真可以了解结构参数和仿真参数的合理性,以及这些参数对机构产生的力学影响。2K-V型减速机的仿真研究对该装置的产业化具有重要的理论意义和现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 2K-V 型减速机及其发展历程
• 1.3 齿轮系统动力学的研究概况
• 1.4 虚拟样机及其动力学仿真技术
• 1.5 国内对2K-V 型减速机的运动学和动力学研究现状
• 1.6 本文主要研究内容
• 第二章 2K-V 型减速机的运动学分析
• 2.1 概述
• 2.2 2K-V20 型传动机构自由度的分析
• 2.3 基于转化机构法的2K-V 型减速机的运动学分析
• 2.4 基于图形解析法的2K-V 型减速机的运动学分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 2K-V 型减速机的动力学模型
• 3.1 概述
• 3.2 2K-V 型减速机的动力学建模
• 3.3 2K-V 型减速机的动力学方程
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于ADAMS 的动力学模型的求解方法
• 4.1 ADAMS 介绍
• 4.2 ADAMS 中的广义坐标、约束和初始条件
• 4.3 ADAMS 运动学和动力学分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于PRO/E 和 ADAMS 的采用“基于运动副”的方法建立的 2K-V 型减速机虚拟样机的的仿真
• 5.1 基于PRO/ENGINEER 的2K-V 型减速机的参数化实体技术
• 5.2 2K-V 型减速机虚拟样机刚体的定义和基本约束的添加
• 5.3 基于运动副的虚拟样机的运动学仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 基于PRO/E 和 ADAMS 的采用“基于接触”的方法建立的 2K-V 型减速机虚拟样机的运动学和动力学仿真
• 6.1 接触的定义
• 6.2 接触参数的设置
• 6.3 初始条件的设定
• 6.4 基于接触的2K-V 型减速机虚拟样机的运动学仿真
• 6.5 基于接触的2K-V 型减速机虚拟样机的动力学仿真
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 附录I 2K-V 型减速机虚拟样机普通约束定义表
• 附录II 2K-V 型减速机虚拟样机各构件间作用力图示