新型等角速万向联轴器的理论分析与计算机仿真

论文摘要

本文对万向联轴器三种等角速传动理论进行了归纳、总结,对各种等角速万向联轴器产品进行了综合、分类、分析,这为等角速万向联轴器理论的进一步研究提供了基础。通过利用方向余弦矩阵这一数学工具,对单联三叉杆滑块式万向联轴器进行了运动理论分析,得出了单联三叉杆滑块式万向联轴器是一种准等角速万向联轴器,并绘制它的多个函数的曲线。在运动分析的基础上,利用动力学分析中的“单个示力副”法对单联三叉杆滑块式万向联轴器进行了复杂的动力学分析。对单联三叉杆滑块式万向联轴器的固有频率进行了理论求解。在空间等角速连杆机构的研究基础上,对RPSPR机构进行了复杂的计算和推导。利用空间坐标转换和D—H局部坐标系,对RPSPR机构进行了等速性分析。利用三维绘图软件Pro/E和多体动力学软件ADAMS对单双联三叉杆滑块式万向联轴器进行运动仿真分析,对单联三叉杆滑块式万向联轴器进行动力仿真分析,通过仿真结果的分析,验证了单联三叉杆滑块式万向联轴器部分运动及动力理论分析的正确性,同时得到了单双联三叉杆滑块式万向联轴器的新特性。利用Pro/E和有限元软件ANSYS对单联三叉杆滑块式万向联轴器进行了振动分析,得出了此系统的固有频率,为其响应分析提供了基础。在RPSPR机构基础上得到了一种新型等角速联轴器,并通过Pro/E对其进行了零件模型设计和装配,通过对RPSPR机构仿真结果的分析,进一步得出了这种空间机构的等角速特性。通过上述的分析过程,形成了在系统综合理论的基础上用计算机综合新方案,在综合过程中寻找最佳方案的新的理论方法,对等角速联轴器的研究领域提供了理论和实践指导意义,这种方法能被应用在更多的分析和设计工作中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 联轴器简介
• 1.2 万向联轴器简介及其发展概况
• 1.2.1 万向联轴器简介
• 1.2.2 万向联轴器发展概况
• 1.3 等角速万向联轴器的研究现状
• 1.4 本课题的意义
• 1.4.1 理论意义
• 1.4.2 现实意义
• 1.5 本课题的研究内容及目标
• 1.5.1 课题的研究内容
• 1.5.2 课题的研究目标
• 1.6 本课题来源
• 1.7 本课题研究的基础
• 1.7.1 等角速万向速联轴器的研究基础
• 1.7.2 计算机建模、仿真基础
• 1.8 本课题的研究方法
• 第二章 万向联轴器等角速传动理论
• 2.1 前言
• 2.2 等角速万向联轴器的理论及产品
• 2.2.1 双联十字轴万向联轴器等角速传动理论
• 2.2.2 双联十字轴万向联轴器等角速传动理论的产品
• 2.2.2.1 环叉式万向联轴器
• 2.2.2.2 球铰式万向联轴器
• 2.2.2.3 三销轴式万向联轴器
• 2.2.3 定心式等角速万向联轴器传动理论
• 2.2.3.1 两轴相交时定心式等角速传动理论
• 2.2.3.2 两轴相错时的同步性研究
• 2.2.4 定心式等角速万向联轴器的产品
• 2.2.4.1 分度杆式球笼万向联轴器
• 2.2.4.2 偏心距式球笼万向联轴器
• 2.2.4.3 球叉式同步万向联轴器
• 2.2.5 非定心式等角速万向联轴器传动理论
• 2.2.6 非定心式等角速万向联轴器理论的产品
• 2.2.6.1 三球销式万向联轴器
• 2.2.6.2 球销式万向联轴器
• 2.2.6.3 三叉杆滑移式万向联轴器
• 2.2.6.4 三叉杆滑块式万向联轴器
• 2.3 本章小结
• 第三章 三叉杆滑块式万向联轴器的运动分析
• 3.1 前言
• 3.2 三叉杆滑块式万向联轴器的理论运动分析
• 3.2.1 三叉杆滑块式万向联轴器简介
• 3.2.2 分析模型的建立
• 3.2.3 坐标系的建立
• 3.2.4 运动分析
• 3.2.4.1 联立方程的求解
• 3.2.4.2 输入轴与输出轴转角关系的求解
• 3.2.4.3 滑块相对于滑道的运动
• 3.2.5 运动结果分析
• 3.3 三叉杆滑块式万向联轴器的运动仿真基础
• 3.3.1 背景
• 3.3.2 虚拟样机技术
• 3.3.3 多体动力学简介
• 3.3.4 ADAMS 简介
• 3.3.5 ADAMS 的组成
• 3.3.6 用ADAMS 仿真的步骤
• 3.4 单联三叉杆滑块式万向联轴器的运动仿真
• 3.4.1 仿真模型的建立
• 3.4.2 运动仿真
• 3.4.3 三叉杆轴颈交点轨迹
• 3.5 双联三叉杆滑块式万向联轴器的运动仿真
• 3.5.1 仿真模型的建立
• 3.5.2 运动仿真
• 3.5.3 仿真结果分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 单联三叉杆滑块式万向联轴器的动力分析
• 4.1 前言
• 4.2 单联三叉杆滑块式万向联轴器的动力学理论分析
• 4.2.1 动力学分析原理
• 4.2.2 空间模型及坐标系的建立
• 4.2.3 输出端—叉杆的力学分析计算
• 4.2.4 输入轴的力学分析
• 4.3 单联三叉杆滑块式万向联轴器的动力仿真
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 机械动力学简介
• 4.3.3 ADAMS 中的动力学方程
• 4.3.4 仿真模型的建立
• 4.3.5 摩擦力和驱动的施加
• 4.3.6 模型的检验
• 4.3.7 动力仿真
• 4.3.8 仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 单联三叉杆滑块式万向联轴器的振动分析
• 5.1 前言
• 5.2 单联三叉杆滑块式万向联轴器的固有频率求解
• 5.2.1 传递矩阵的建立
• 5.2.2 传递方程
• 5.2.3 系统的固有频率
• 5.3 单联三叉杆滑块式万向联轴器的振动仿真基础
• 5.3.1 模态分析采用的一般方法
• 5.3.2 本章分析采用的方法
• 5.3.3 有限元软件ANSYS 简介
• 5.4 单联三叉杆滑块式万向联轴器的振动仿真分析
• 5.4.1 模态分析的步骤
• 5.4.2 模态分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 新型等角速万向联轴器的设计与仿真
• 6.1 前言
• 6.2 空间机构RPSPR 的等角速分析
• 6.2.1 坐标系的建立
• 6.2.2 空间自由度的计算
• 6.2.3 构件转角的计算
• 6.2.4 输出杆角速度的计算
• 6.3 空间等角速联轴器的设计仿真
• 6.3.1 联轴器的初步零件设计
• 6.3.2 联轴器的装配模型及仿真模型的建立
• 6.3.3 运动仿真
• 6.3.4 仿真结果分析
• 6.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录