虚拟样机技术在行星轮系上的应用.pdfVIP

虚拟样 机 技术在行 星轮系上 的应 用 口 郑 波 口 王 潍 口 胡世东 1．上海 自动化仪表有限公司 上海 201713 2．济南大学 机械工程学院 济南 250022 3．上海大学 机器人及 CIMS中心 上海 200072 摘 要：利用 SolidWorks结合 Geartrax2008对行星轮精确建模，然后导入ADAMS中，建立行星轮传动系统动力学仿 真模型，进行动力学分析 ，得出接触碰撞力等参数，然后对主要受力件利用ANSYS进行有F~-JL分析。 关键词 ：三维建模 ADAMS 仿真分析 碰撞力 有 限元分析 中图分类号：TH132．425 文献标识码 ：A 文章编号：i000—4998(2010)10—0032—02 核 电智 能 电动执行机 构是 上海 自动 化仪 表有 限公 司在 引进 国外技 术 ，对其 关键 技术进行全 面研究和分 析 的基 础上 ，研 制 开发 的一种新 型执行机 构 。 研 究 目的是通 过先进 的虚 拟样 机数值 仿 真试 验 和 分 析技 术 ，对新 型执 行机 构机 械 系统进行全 面 的计算 机仿 真分 析 和试验 ，为 设计 开发 新 型执行机构 提供 技 术 支持 。该机 械 系统主要是 行星 轮传动 。为 了建立行 星 轮 传 动 系 统 动 态 仿 真 模 型 ，在 SolidWorks中结 合 Geartrax2008创 建 机 构 的 三 维 模 型 ，然 后 导 入 到 ADAMS中 ，对 该行 星轮 机构虚 拟样 机进行运 动学和动 力学 的仿 真分 析 ，获得 齿轮 啮合 力等 数据 。最后 通 过 ANSYS有限元分 析 软件 ，对 内齿 轮 的强度进 行 分析 。 1 三维实体建模及虚拟样机模型 该行 星齿 轮系 主要 由偏 心轮 、双 联齿 轮 、齿 圈 、蜗 轮 和蜗杆 等组 成 。工 作 原理是 电机输 出轴 与偏 心轴 连 接 ，偏 心轴通 过轴 承与双联齿 轮连 接 ，双联 齿轮 分别 与 蜗 轮 和 齿 圈配 合 。ADAMS建模 功 能 太 弱 ，因此 在 SolidWorks中结合 Geartrax2008对 齿轮 精确 建模 ，并且 完 成装 配 ，将 模 型保 存 为 Parasolid格 式 ，输 入 到 ADAMS中 ，生成 如 图 1所示 的原模 型 。 在 ADAMS中对模型进行简化 ，并且添加约束 、齿 轮副和接触力等 。在 ADAMS中有两种 定义接触力 的 系数 ；J为碰撞 力 指数 ；C。为阻尼系数 ；Do为两个 碰撞 方 法 ：一种是基于 Impact函数 的接触 力 ；另 一种是基 于 体 的惯性 中心距 l】1。最终得到行星轮系 的虚拟样机模 Restitution用恢 复系数 来计算碰撞 力 。前 一种综合 考虑 型 ，如 图 2。 了齿轮啮合 中的多种因素较为精确 ，hnpact函数 的基 2 虚拟样机的动力学仿真 本 格式 为 ：hnpact(S，T,／， Ko，J，Co，Do)，其 中 s为 两物 体 间碰撞过 程 中 的实 际距离 ；n为发 生碰 撞 时两 物体 基 于建 好 的仿真模型 ，在偏 心轴 上加 转速 驱动 。为 的相对转 速 ；s。为 碰撞力 的激 发初 始位 置 ；Ko为刚度 了施 加转速时不 出现接触 力的突变 ，使 用 STEP函数 ，使 转 速在 0．1s内由0增加 到 1800r／min(10800。／s)I1]。 收稿 日期：2010~,5fl 回2010／10 机械制造48卷 第554期 STEP函数 格式 为 ：STEP(X， 0，h0， ，h) ，即 STEP