基于虛擬樣機的蝸桿傳動機構3D建模與動力學仿真技術.pdf

1、蝸桿傳動機構作為一種典型的傳動機構廣泛應用于現(xiàn)代機械傳動，其運動學和動力學特性關系到變速器本身乃至整個設備性能的發(fā)揮。虛擬樣機技術在傳動機構動力學仿真中的成功應用不僅可以提高仿真精度，而且可以縮短產(chǎn)品設計周期，對于工程實際具有重要的應用價值。通過虛擬樣機技術，工程師可以通過機械系統(tǒng)運動仿真，在產(chǎn)品設計階段發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設計中的潛在問題，并快速進行修改，減少了對于物理樣機的依賴，這樣不僅可以節(jié)省成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，而且可以提高產(chǎn)品性能，增強

2、產(chǎn)品競爭力。 本文以阿基米德蝸桿傳動為研究對象，從多方面開展了基于虛擬樣機技術的蝸桿傳動機構的動力學仿真研究。研究了阿基米德蝸桿蝸輪的三維實體建模方法，探討了利用CAD/CAE軟件Solidworks、ADAMS和ANSYS進行協(xié)同虛擬樣機的建模、裝配、數(shù)據(jù)共享、有限元分析、多剛體動力學仿真以及柔性多體動力學仿真技術，研究成果對實際工程的運用具有一定的指導作用。 本文主要的研究工作和成果如下： (1)討論了虛擬樣

3、機技術的概念、內容及其在本課題研究工作中的實際應用。詳細闡述了蝸桿傳動虛擬樣機的總體方案設計，CAD/CAE軟件Solidworks、ADAMS、ANSYS的方法原理以及利用其進行協(xié)同虛擬仿真的理論和相應的數(shù)據(jù)接口。 (2)針對蝸桿蝸輪曲面復雜、要求精度高特點，重點研究了阿基米德蝸桿*本文受國家自然科學基金項目“基于產(chǎn)品四維信息建模的機械設計知識發(fā)現(xiàn)技術”(編號：50275100)蝸輪輪齒實體的數(shù)學模型和建模方法，在Solido

4、rks環(huán)境中進行了蝸輪、蝸桿的 實體建模以及裝配仿真。 (3)在介紹多剛體運動仿真原理的基礎上，利用機械系統(tǒng)仿真軟件ADAMS 建立了蝸桿傳動機構的虛擬樣機模型，通過對其進行運動學及動力學仿真，分 析了模型的傳動比、并輸出了相應的載荷時間歷程。 (4)利用有限元分析軟件ANSYS建立了蝸桿的FEA模型，生成柔性多體 動力學仿真所需的模態(tài)中性文件，同時結合運用ANSYS和ADAMS建立了蝸 桿傳動柔性多體模型