基于APDL的全平衡双驱动三环减速器内啮合齿轮副参数化建模
基于APDL与高级语言的齿轮有限元建模方法

基于APDL与高级语言的齿轮有限元建模方法
唐进元;刘艳萍;周长江;吕文利
【期刊名称】《机械传动》
【年(卷),期】2007(31)3
【摘要】ANSYS的图形用户界面工作模式(GUI)不能直接对复杂几何边界实现准确建模,本文采用高级计算语言和ANSYS自带的参数化编程语言APDL相结合的方法进行了齿形有限元几何模型建模研究。
对带凸角滚刀切制的齿轮,用高级语言按平面曲线合成方法进行了滚刀上各部分生成的共轭曲线的数值合成,准确地得到了复杂齿廓根部的数据。
再将齿廓曲线数据通过参数化编程语言APDL导入ANSYS,实现了磨前滚刀切制的齿轮有限元几何模型精确建模。
【总页数】3页(P21-23)
【关键词】齿轮;磨前滚刀;有限元;混合建模
【作者】唐进元;刘艳萍;周长江;吕文利
【作者单位】中南大学机电工程学院;重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400044;湖南大学机械与汽车工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于APDL的渐开线斜齿轮参数化建模 [J], 许少云;刘中;肖强
2.基于Visual Basic和APDL的渐开线齿轮参数化建模 [J], 马晓芳;王春燕;李运霞
3.基于APDL的行星齿轮参数化建模与有限元分析 [J], 范家宏;李成林;于泽
4.基于APDL与UIDL的齿轮啮合静态有限元分析系统 [J], 朱春雨;陈宏丽;佟海龙
5.基于APDL与UIDL的齿轮啮合动态有限元分析系统 [J], 朱春雨;陈宏丽;佟海龙因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于APDL的渐开线直齿圆柱齿轮参数化精确建模

+ r b1 2 } 0. 5
1. 2
渐开线齿轮的齿廓曲线方程
如图 2 所示, 齿轮的齿廓曲线一般由 3 段曲线组成: AB 是刀具齿廓直线部分包络的渐开线, BC 是齿根过渡曲 CD 是齿槽底部的圆弧。 线,
图2 1. 2. 1
齿轮的齿廓曲线
分是由刀具直线部分切出的, 过渡曲线部分是由刀具的圆 角部分切出的。加工过程中, 刀具的加工节线与齿轮的节 圆相切做纯滚动。显然, 刀具的圆角降描绘出延伸渐开线。 因此, 所得到的齿轮过渡曲线是延伸渐开线的等距曲线。 刀具齿廓如图 4 所示, 其中参数关系如下:
Automation,Jun 2010 , 39 ( 3 ) : 33 ~ 36
· 33·
·机械制造与研究·
郭忠, 等·基于 APDL 的渐开线直齿圆柱齿轮参数化精确建模
2
( r b1 tanαt - han * m / sinα t ) 即 1 ) 对于标准齿轮: rc = [ + r b1 ]
渐开线曲线方程 ANSYS 中创建几何模型时, 首先要定义坐标系。AN-
SYS 中提供了直角坐标系、 极坐标系、 球面坐标系。现采用 直角坐标系建立齿轮的渐开线方程和过渡曲线方程。由机 械原理的有关知识及齿轮几何关系可推出齿廓的渐开线方 建立了如图 3 所示的直角坐标系。渐开线方程为: 程, x = r i sin( ψ) y = r i cos( ψ) 式中: ψ = π / 2 Z - ( invα i - invα) ; ri — — —渐开线齿廓上任意点到齿轮中心的距离; r— — —分度圆半径; rb — — —基圆半径; invα— — —分度圆上的渐开线展角; invα i — — —半径为 r i 的圆上的渐开线展角; — —分度圆压力角; α— — —渐开线上任意点的压力角, αi — α i = arcos( r b / r i ) 。 在方程中, α i 是变参数, α i 在 α a ~ α c 范围内变化。 r a r c 是齿条型刀具加工生成渐开线的 是齿轮的齿顶圆半径, 起始点圆半径; α a = arcos( r b / r a ) , 对应于齿轮的齿顶圆上 的压力角; α c = arcos ( r b / r c ) , 对应于刀具加工生成的渐开 线的起始点圆压力角。
基于ANSYSworkbench的三环减速器整机模态分析

基于 A N S Y S w o r k b e n c h的三环减速器整机模态分析
温 芳, 张 冰 川
( 广西 大学 机 械工 程学 院 , 广西 南 宁 5 3 0 0 0 4 )
摘 要: 应用三维建模 软件 P r o e 对 三环减速 器进行 实体建模 , 并导入到有限元分析软件 A NS Y S wo r k b e n c h中进行模 态分析 ,
经计 算 ,各 轴 承等 效 弹性 模 量 如 下 :行 星轴 承 4 . 1 8 G P a , 低速轴支承轴 承 5 . 3 5 G P a , 高 速 轴 支 撑 轴 承9 . 4 3 G P a 。 由这些 等效 弹性 模 量作 为有 限元计 算 时
各简 化轴 承 的材料 弹性 模量 。
型 主要对 轴 承进行 了等效 弹性模 量 的简 化 。
( 2 ) 轴承等效弹性模量 不 考虑 保 持架 和 滚 动体 ,将 轴 承简 化 为 同尺 寸
的轴 瓦 。轴 承等 效 弹性 模 量采 用 基 于 赫兹 接 触 理 论 和有 限元 的方法 计算 , 则 向心球 轴 承径 向刚度 为 :
三 环减 速 器是 我 国 自主研 发 的基 于 少齿 差 行 星
1 . 2 有 限元 建模 ( 1 ) 模 型 将 利用 p r o / e软 件 建 立 的 s h 1 2 5三 维 模 型 导 人
齿轮系统的减速器 , 具有传动比大, 体积小, 重量轻 , 效 率高 , 承载能力达等优点, 目 前已经广泛应用于多个领 域 当 中。在齿轮 啮合 的过程 中 , 由于加 工误差 , 安 装误 差, 时 变 啮合 刚度 , 受 载变 形 , 温度 变形 等诸 多 因素 的 影 响而 产生 了各 种 内部 动态激励 : 刚度激励 、 误 差激励 和啮合冲击激励。如果这些激励的频率和三环减速器 的某一 阶 固有 频率相符 或相近 时 , 就会产生共 振 , 发 出 强烈 的噪声 , 影 响减速 器 的正常 工作 , 甚 至发 生破坏 。 冈此有 必要 对 : = 环减速器 进行模态 分析 。模态 分析是 动力学分析的基础, 用以确定结构个固有频率和振型 , 从 而分 析设计 的结构是 否合理 , 是 否需要优化 改进 , 也 为进一步进行深入的动力学分析提供参考。
基于有限元的行星减速器参数化动力学建模

基于有限元的行星减速器参数化动力学建模迟壮;王伟【摘要】行星减速器在车辆、机器人等设备中广泛应用,而齿侧间隙的存在对行星齿轮系统运转的精确性、使用寿命都有较大影响.基于有限元分析方法,利用ANSYS软件APDL参数化语言完成行星减速器三维建模前处理,并通过接触力的定义来模拟啮合过程.通过LS-DYNA显式动力学求解器进行数值仿真计算,准确地模拟了一组2K-H型行星齿轮系统的接触、啮合等运转过程,分析了啮合过程中存在的冲击、不均载等现象,并利用参数化建模研究了不同齿侧间隙的有限元模型动力学响应,为行星齿轮系统的分析研究提供了有效方法,也为理论模型的进一步优化设计提供了有效依据.【期刊名称】《中国民航大学学报》【年(卷),期】2018(036)005【总页数】5页(P56-59,64)【关键词】行星齿轮;有限元;动力学分析;ANSYS【作者】迟壮;王伟【作者单位】中国民航大学乘务学院,天津 300300;中国民航大学航空工程学院,天津 300300【正文语种】中文【中图分类】TH122行星减速器作为应用广泛的传动系统,以其高载荷、高可靠性和大传动比等优点应用于车辆、机器人等设备中[1]。
但由于行星齿轮减速器结构复杂、装配紧凑,通过实验验证理论模型,需要测量的参量较多,且传感器不易安装,辨识过程也十分繁琐[2]。
因此,基于技术上比较成熟的有限元分析方法,利用参数化建模完成传动系统的搭建,并通过对模型接触力的定义来模拟啮合过程,准确地模拟分析齿轮系统的接触、啮合等各种动力学行为,为理论模型的验证、优化提供依据。
1 行星齿轮减速器有限元建模齿轮系统的动静力学仿真通常采用Pro/E、UG等三维机械建模软件,再通过中间格式导入有限元前处理软件完成[3]。
这种方式对于建立单一齿轮系统模型简单高效,但在需要对不同参数的齿轮进行分析的设计优化中,则需要反复重复这一过程,效率会显著降低,且通用图形格式导入的模型会有细节上的失真,影响分析的准确性[4]。
齿轮啮合APDL精确建模与仿真

齿轮啮合APDL精确建模与仿真
刘越;张祖智;杜万里
【期刊名称】《制造业自动化》
【年(卷),期】2012(34)23
【摘要】@@%本文阐述了运用APDL实现直齿轮和斜齿轮精确的参数化有限元建模,并且通过啮合控制,使得开发程序依照齿轮啮合的重合度,自动建立危险啮合位置的齿轮对模型,完成齿轮对的有限元分析,并且生成功能模块,实现了齿轮啮合有限元分析的工程化应用,方便设计人员操作,提高了求解效率.
【总页数】4页(P16-19)
【作者】刘越;张祖智;杜万里
【作者单位】中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室,北京100072;中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室,北京100072;中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室,北京100072
【正文语种】中文
【中图分类】TH132
【相关文献】
1.基于APDL的全平衡双驱动三环减速器内啮合齿轮副参数化建模 [J], 韩玉;黄恺;姜美荣
2.基于APDL的渐开线直齿圆柱齿轮参数化精确建模 [J], 郭忠;张艳冬
3.基于APDL语言的螺旋齿轮参数化精确建模 [J], 邱玉江
4.大型复杂回转机械装置齿轮啮合的精确建模及仿真 [J], 杜跃斐;龙亚文
5.基于Master CAM和Pro/E的齿轮快速精确建模及仿真分析基于MasterCAM 和Pro/E的齿轮快速精确建模及仿真分析 [J], 叶金虎
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新型内三环减速器的建模与运动仿真分析

将 建好 的模 型导人 A A D MS软件 中 ,并 对模 型施 加 约束 , 其步 骤如 下 : 1 于 对 从 S l w rs导 人 的构 件 来 说 是 没 有 1由 o d ok i 任何 质量 信息 的 , 需要 用户 为各个 构件指 定材 质信 息 ,
1 把 装配好 的模 型另存 为 p rsl ) aao d格 式 。 i 文件 名
和保存 路径 不能 出现 中文 字符 。
2 1在 A MA D S中 的 i p r 对 话 框 中选 择 之 前 另 m ot
由 于 减 速 器 装 配 体 造 型 比 较 复 杂 , 直 接 在
A A D MS里建模 比较 困难 , 以选择 先 在 S l w rs 所 o d ok 里 i
由 于 A AMS提 供 的 模 型 数 据 交 换 接 口 有 D P rsl 、T P I E 、A 、 X aaoi S E 、G S S T D F和 D d WG等格 式, 把在 Sl w rs里 建 好 的模 型 保 存 成 格 式 为 P rsl oi ok d aao d文 i 件 . P rsl 以 aaoi d格式 从 S l w rs oi ok 导人 A A d D MS后 。 两 者 的模型 不会 出现 任何误 差 , 最多颜 色有 些偏 差 。
对 内 三 环 减 速 器 在 设 计 中存 在 的 问题 并 根 据 实 际 需要 , 多动 力 学理 论 的 基 础 上 , 用 C D C E软 件 S l Wok 、 在 利 A /A oi r s d
A A S构 建 了仿 真 平 台 , D M 并在 此 基 础 上 对 内三环 减 速 器进 行 了初 步 的 性 能仿 真
三环减速器内齿板的有限元分析

机械设计JOURNALOFMb~CHINEDESIGN16l三环减速器内齿板的有限元分析张永新,宋轶民,刘斌彬,张策(天津大学机械工程学院,天津300072)摘要:采用弹簧约束限制三环减速器内齿板的刚体位移,利用ANSYS命令流程序实现了内。
齿板有限元建模与求解。
通过分析一个运动周期内三相内齿板的应力、位移和变形,得出了若干对提高三环减速器整机性能有价值的结论。
关键词:三环减速器;内齿板;有限元分析三环减速器是我国科技人员发明的一种新型少齿差行星传动装置,其传动原理新颖,具有传动比大、承载能力强、结构紧凑、加工制造简单、成本低和适应性广等诸多优点【11。
内齿板是三环减速器的关键传动零件,它既是平行四边形机构的连杆,又与输出轴上的外齿轮相啮合,受力情况比较复杂。
为提高三环减速器的运动和动力性能,必须对内齿板的应力、位移和变形情况进行深入的研究。
本文利用ANSYS软件建立了相位差为120。
的SHl60型三环减速器的内齿板有限元模型,分析了一个运动周期内三相内齿板的应力、位移和变形,得到了若干有价值的结论。
1内齿板有限元模型的建立和求解1.1内齿板结构及受力分析内齿板的结构及瞬时受力情况如图I所示。
其中,爿、B两孔安装行星轴承,分别与输入轴、支承轴的偏心套相连接;C孔为内齿圈,与输出轴上的外齿轮形成啮合副;凡,、一,、Fk、R,分别表示两行星轴承反作用力的水平、铅垂分量;,’c为齿轮啮合力。
图1内齿扳的结构及受力简图由于三环传动中存在过约束现象,故用刚体力学的分析方法无法求解系统中各构件的真实受力,必须考虑构件和运动副的弹性变形。
文献12】粗略地认为三相机构间功率平均分配,这种假设与实际情况并不相符。
文献【4】虽计入了输入轴、支承轴的弯曲变形,但却将内齿板作为等截面拉压杆处理。
忽略了加齿板的弯曲变形。
文献【l】充分考虑了机构的过约束特性,提出了相应的弹性变形协调条件并建立了三环传动系统的弹性动力学方程。
基于APDL的2K-V减速机摆线轮参数化建模

基于APDL的2K-V减速机摆线轮参数化建模韩林山;黎浩;董运福;於进【摘要】介绍了ANSYS环境下的2K-V减速机摆线轮的建模方法,采用ANSYS软件中的APDL参数化设计语言建立了2K-V减速机摆线轮的三维参数化模型,避免了重复建模,提高了建立摆线轮模型的效率,为对摆线轮进行动力学模态和瞬态分析提供了方便,为2K-V减速机的整体建模和有限元分析奠定了基础.【期刊名称】《华北水利水电学院学报》【年(卷),期】2011(032)005【总页数】3页(P92-94)【关键词】摆线轮;2K-V减速机;APDL;参数化【作者】韩林山;黎浩;董运福;於进【作者单位】华北水利水电学院,河南郑州450011;华北水利水电学院,河南郑州450011;华北水利水电学院,河南郑州450011;华北水利水电学院,河南郑州450011【正文语种】中文2K-V(日本称之为RV即Rot Vector)型减速机是由日本帝人公司1986年研制的,并首先应用在工业机器人领域的一种新型摆线针轮传动机构.其主要特点是传动比范围大、传动精度高、回差小、刚度好、抗冲击能力强、体积小、结构紧凑、传动效率高等.由于其优越的性能,近年来在机器人、数控机床、纺织机械、自动化设备等领域得到了广泛的应用[1].图1是2K-V型减速机传动系统简图.摆线轮是2K-V减速机中的一个非常关键的零件,其设计如果不合理,误差大,动态性能不好,都将对2K-V减速机的整体传动性能产生不利的影响.不同型号或同一机型不同传动比的2K-V型减速机的摆线轮结构和尺寸各不相同.若采用ANSYS 的GUI模式或利用 Solidworks、Pro/E等建模后导入ANSYS的方法建模,都要进行重复建模,而且模型的导入还会产生误差和兼容问题,这将会浪费很多时间.笔者运用ANSYS的APDL参数化语言建立了2K-V型减速机的摆线轮的有限元模型,很好地解决了这些问题,缩短了建模周期,提高了建模效率.摆线针轮传动中,摆线轮的齿廓采用短幅外摆线的内侧等距曲线,和标准针轮相啮合,与针齿共轭且无啮合侧隙的摆线轮齿形称为标准齿形.选择摆线轮的几何中心作为原点,通过原点并与摆线轮齿间的对称轴重合的轴线作为X轴,则摆线轮的标准齿形方程如下[2]式中:rp为针轮中心圆半径;rrp为针齿半径;K1为变幅系数,K1=azp/rp;iH为摆线轮与针轮的相对传动比,iH=zp/zc;φ为转臂相对于某一针轮中心矢径的转角即啮合相位角;a为偏心距;S实际应用摆线针轮传动时,为补偿制造误差,便于装拆和保证润滑,摆线轮齿与针轮齿之间必须有啮合侧隙.因此,实际的摆线轮不能采取标准齿形,必须进行修形.修形的方法有移距修形法、等距修形法、转角修形法等.概括多种修形方式的摆线轮齿形方程如下[2]以RV-20E型减速机的摆线轮为例,考虑采用移距修形法、等距修形法进行修形.其主要参数为:针齿半径rrp;针齿中心圆半径rp;偏心距a;针轮齿数zp;移距修正量Δrp;等距修正量Δrrp.利用ANSYS,根据已推导出的摆线轮齿形曲线方程和已知的摆线轮参数,运用APDL参数化语言编程自动求出摆线轮齿廓曲线上的一系列关键点,再通过样条曲线命令把一系列关键点连接成摆线轮的齿形曲线,如图2所示.然后,通过旋转、复制、镜像等命令绘制出完整的摆线轮齿廓曲线,如图3所示.用线生成面的命令(AL)由摆线轮齿廓曲线生成摆线轮的一个平面,并通过布尔运算(Booleans)在这个平面上生成曲柄轴孔和装配孔,最后通过面生成体的命令(VOFFST),建立完整的摆线轮三维模型,并对其进行网格化分(Mesh),如图4所示.程序在“记事本”中编写并保存为“摆线轮.txt”,然后通过ANSYS菜单形式加载.点击“File﹥Read Input From”将会弹出文件加载对话框,选择“摆线轮.txt”后单击“OK”后便可生成相应参数值的2K-V减速机摆线轮有限元模型.采用APDL参数化设计语言建立2K-V减速机摆线轮的有限元模型,解决了重复建模和模型导入所产生的兼容和误差问题,提高了建模效率.进一步的研究将是通过ANSYS创建摆线轮的通用宏文件,建立用户化的图形交互界面,通过在参数对话框输入参数直接生成摆线轮模型,并对摆线轮进行模态等有限元分析.【相关文献】[1]韩林山,沈允文,董海军,等.基于非线性分析方法的摆线针轮系统传动精度研究[J].中国机械工程,2007,18(9):1039-1042.[2]《齿轮手册》编委会.齿轮手册(第二版,上册)[M].北京:机械工业出版社,2002.[3]段红杰,陶浩.摆线针轮行星传动减速器摆线轮参数化设计[J].煤矿机械,2009,30(12):25 -27.[4]博弈创作室.APDL参数化有限元分析技术及其应用实例[M].北京:中国水利水电出版社,2004.。
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文献标识码:B
文章编 号:17 —2 12 1) 1 0 60 6 43 6 (0 1 1—6 0 0
Pa a e rcM o ei g o t r a e hi g Ge r r e r n e r r m t i d l fI e n l n n M s n a si Th e — i g G a n
Re duc rwih Fuly Ba a e n D ua i eBa e n PD L e t l l nc d a d l Dr v s d o A
H AN , Yu HU AN G i JA N G e —o g Ka , I M ir n
( e h n c l g n e i g& Au o t nCo lg , a n n i e st f e h o o y Jn h u 1 1 0 , i a M c a i a i e rn En t mai l e Lio ig Unv r i o T c n l g , iz o 2 0 1 Ch n ) o e y
全平 衡 双 驱 动 三 环 减 速 器 内齿 轮 副 采 用 的是 渐 开 线直 齿 圆柱齿轮 ,其齿 轮接 触 问题 可 以 由 3 D
l
r/o O bc s f
平衡 双驱动 三环 减速 器 内齿轮 副为例 ,应用 AP L D 语 言描述其 内啮合 齿轮 副 的真 实形状 ,从而使 分析 更准 确 。
由于 AN YS软件 没有 函数 曲线 功 能,所 有 曲 S
线 的生成 只 能通 过 数值逼 近 的方法 达到 ,在 绘制渐 开线 齿轮 的齿廓 线 时就需 要按渐 开 线形成 原理 ,先 把渐 开线 离散成 为一 系列 的点 ,然 后通过 样条 曲线 功能把 点连 成线 。 首 先 ,需要 了解渐 开 线生成 原理 。图 1 示 , 所 曲线 AK是 渐开 线 ,可 以得 K点 的极 坐标方 程
V 1 1 No 1 o. , . 3 F b 2 1 e.0l
基 于 AP DL 的全 平衡 双 驱 动三环 减 速 器
内啮合 齿 轮 副参数 化建 模
韩
摘
玉 ,黄
恺 ,姜 美 荣
110 ) 2 0 1
( 宁工 业大 学 械 工 程与 自动化 学 院.辽 宁 锦州 辽
要 : 以全 平 衡双 驱动 三 环 减 速 器 的 内啮 合 齿 轮 副 为研 究对 象 ,根 据机 械 原 理 中关 于 齿 轮 齿 廓 线 的 渐 开 线
中 ,只需 建立齿 轮 的 二维模 型 。
软件 接 口导入 到 A Ys 的分 析环境 中。但这 种方 Ys 法容 易发 生数据 丢失 ,从 而 降低 了分 析 结果 的可信
l 外 齿 轮
11 齿廓 线 .
度 ,所 以还 是选择 在 ANS S中直接 生成模 型 的方 Y
式 比较 可靠 。在常 见 的有关齿 轮 的 A Y Ns S分析 文 献 中 ,大都 会将 齿轮 结构进 行 部分简 化 。本 文 以全
m e h n e r sm a eba e n t epa a e rcm o e ig. s i g g a swa d s d o h r m ti d l n
应用 A YS软件 进行 有 限元 分析 时 ,可 以先 NS
在其 他 图形软件 中建 立模 型 ,然 后通 过 ANS YS的
bln e n ul r ew s a e s h sac be tAcodn eiv lt po et so er a cda dd a d v a k na e eerhojc. c rigt t oue rp re f a a i t t r oh n i g
f n t n o DL i u c i fAP n ANS n l sss fwa e An h o tc i g sr s n l ss a o tt e i t r a o YS a ay i o t r . d t e c n a t te sa a y i b u n e n l n h
第 3 卷第 1 1 期 2I 0 1年 2 月
辽宁工业大学学报 ( 自然科学版)
J u n l f io igUnv ri f e h o0 yNau a S in eEdt n o r a a nn iest o c n lg ( tr 1 ce c i o ) oL y T i
c n ou n o t r i me h n c l rn i e h e c u ae c a i a p i cpl ,t a c r t mo e i g wa i lm e t d by usn t e a a ti d ln s mp e n e i g h p r merc
K e r :o ti ege r i n rm e he e ; y wo ds u sd a ; n e s d g a AN SY S; P L r A D
Abs r c :Th mo e i g f t e n e a me h n g a s n h e —i g e e u e t f l ta t e d ln o h i tr l n s i g e i t r e rn g a r d c r wi r r h uly
特 性 , 应 用 AN YS分 析 软 件 的 A D 语 言参 数化 功能 进 行 精 确 的 建 模 , 并 以 此 为基 础 对 齿 轮 进 行பைடு நூலகம்接 触 分 析 。 S PL
关 键 词 :外 齿 轮 ; 内齿 环 板 ;AN YS P L S ;A D
中图分类号 :T 3 H12