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汽车等速万向节传动轴仿真研究及其软件平台开发
| 论文题名： | 汽车等速万向节传动轴仿真研究及其软件平台开发 |
| 关键词： | 汽车传动轴;等速万向节传动轴;虚拟样机;间隙机构运动副;ADAMS;接触碰撞 |
| 摘要： | 本文以汽车等速万向节传动轴为研究对象，通过建立支持接触碰撞的多刚体与柔性体分析相结合的多体系统动力学模型，开发了虚拟样机环境下的等速万向节传动轴仿真软件平台，该平台支持构件间的接触碰撞分析、刚柔耦合分析，对于产品的设计与实验具有重大的指导意义。 文章首先对多体系统动力学仿真的理论与方法进行了研究，并提出了基于虚拟样机的等速万向节传动轴总体仿真策略。从系统几何建模、参考坐标、广义坐标、类对象定义等方面全面系统地进行了描述，分别分析了刚体和柔性体上任意点的运动学参数，建立了多体系统动力学方程，并给出了ADAMS数值算法流程，最后在此基础上提出了等速万向节传动轴总体仿真策略。该策略不仅适用于等速万向节传动轴的仿真分析，还可以指导一般多体系统动力学的仿真研究. 含间隙机构运动副的动力学建模是等速万向节仿真分析的关键，本文采用了非线性的等效弹簧阻尼器描述构件间的碰撞特性，基于修正的Coulomb摩擦力模型考虑间隙处摩擦力的影响，提出了基于几何特征的接触碰撞点搜索算法，给出了碰撞检测的判别方程式。该模型充分考虑了间隙处构件间的法向接触力和切向接触力，搜索算法避免了一般接触问题中复杂的搜索过程，仿真结果能够验证结构设计的正确性，指导设计的改进。 柔性体的处理是刚柔耦合动力学建模的关键步骤，等速万向节传动轴轴管和橡胶支承都是柔性体。本文利用有限元的方法对传动轴进行离散化处理，提取其模态信息；将橡胶柔性支承简化为等效的弹簧阻尼器模型，考虑了柔性支承的刚性特性与阻尼特性，便于在ADAMS中进行仿真计算，同时又有利于仿真软件平台的开发。 最后在以上研究的基础上，采用二次开发技术，以ADAMS软件平台为基础，开发出了等速万向节传动轴专用的仿真分析系统。该系统具有可视化的、交互式的、友好的用户界面，由于是基于ADAMS软件开发的系统，能够保证数值计算的稳定性、精确性及高效性。 |
| 作者： | 江威 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 李玉良;王维锐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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