基于ADAMS的万向联轴器动力学仿真研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着科学技术水平的提高，机械生产不断向高速、轻型、高效、智能化发展，对大型机械的设计、制造、安装、使用、维修，和安全可靠运行提出了更高的要求。在国内外，机械都被广泛应用于电力、石化、冶金、机械、航海、航空等各工业部门。联轴器作为机械中非常重要的组成部分，其各方面性能对机组设备的稳定安全运行起着极其重要的作用^[1]。联轴器中万向联轴器的运用最为广泛。它由两部分组成，分别于主动轴和从动轴联接。一般动力机都借助于联轴器与工作机相联接。它的作用是联接不同机构中的两个轴（主动轴和传动轴）使之共同旋转以传递扭矩。工业生产中，机械往往是复杂的多自由度非线性振动系统，常常由于出现各种不同形式的故障而不能正常工作，有时甚至会由于某些故障，引发严重的事故导致机毁人亡，造成重大的损失。而联轴器正是故障的多发部位。因此，对联轴器进行深入的探讨与研究，在生产实践中具有重大的意义。

第一个万向联轴器早在1663年就由英国物理学家罗伯特虎克制造而成，类似现在的十字轴式万向联轴器。1933年福特工程师阿尔弗雷德首先成功研制出了现代意义上的球笼式万向联轴器。十字轴式万向联轴器经过双连以后就可以达到等速的要求，且结构简单容易加工成本低，广泛应用于机械领域。球笼式联轴器结构复杂，加工难度大成本高，但是其等角速传递性能好，在现代的轿车行业中有着广泛的应用。近年来我国的专家学者在联轴器的设计方面也取得了一定的成果，1995年李淑民发明了球头柱销万向联轴器。它是一种结构极为简单且易于制造的等速万向联轴器，因而极具实用价值。总的来讲，国外对联轴器的研究主要集中在联轴器的动力学方面，很少发现进行双万向联轴器整体建模分析的文献。虚拟样机技术越来越多地应用在机械系统的各个领域，但在各类文献检索中鲜有发现关于万向联轴器的虚拟样机仿真研究。另外，也没有发现运用刚柔藕合理论来进行中间轴的动力学分析的文献^[2]。

传统机械设计总是先制定设计方案，然后再采用理论力学的方法计算其运动学或者动力学特性，而后再进行优化、强度分析及结构设计等。这个过程单就运动学或者动力学特性分析而言，要经过大量的理论分析及计算，是很复杂麻烦的^[3]。而动力学仿真分析，可以实现机械工程中非常复杂、精确的机构运动分析，在实际制造前利用零件的三维数字模型进行机构运动仿真已成为现代CAD工程中的一个重要方向及课题。机构仿真分析所解决的问题有以下几点：位移、速度、加速度、力，解决零件间干涉、作用力、反作用力等问题。一般来讲，工程师首先将零件的三维模型建好，其次确定运动零件，并确定各运动零件之间的约束关系，最后利用特定分析软件进行机构分析，如ADAMS等^[9]。其中的关键环节为建立零件间约束关系及载荷定义，并求解。

ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线^[6]。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。动力学问题相当的复杂,这一点在空间机构中体现更是突出^[7]。动力分析是进行机械设计的基础。只有通过动力分析知道物体的受力状况,才可在机械设计中对物体进行强度、刚度、疲劳、寿命等机械性能进行计算^[8]。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容

（1）文献阅读报告、英文翻译及论文开题报告；

（2）万向联轴器cad图绘制及三维模型绘制；

（3）万向联轴器运动学分析模型；

3. 研究计划与安排

时间	进度
第1-2周	完成英文翻译
第3周	完成文献综述、开题报告
第4周	CAD图绘制
第5-8周	三维模型绘制
第8-10周	运动学模型及分析
第11-13周	运动学模型及分析
第14-15周	系统模型及分析
第16周	论文整理及论文答辩准备

4. 参考文献（12篇以上）

[1]施高义,喻怀正.联轴器[m].北京:机械工业出版社,1988.

[2]赵晓东, 环槽式万向联轴器多体动力学分析及仿真[d].西安:西北工业大学,2006.

[3]彭文生,黄华梁,王均荣等.机械设计[m].武汉:华中理工大学出版社,1996.

[4]周明衡.联轴器选用手册[s].北京:化学工业出版社,2001.