基于ADAMS的行星轮系动力学仿真_郭会珍
基于Pro／E与ADAMS行星轮系仿真研究
１ 装 配模 型 导入 Ａ Ａ Ｓ ． ２ Ｄ Ｍ
使用交互式图形环境 和零件库 、 约束库 、 力库等创建 的
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 日方程法建立 系统 动力
学方程 ， 对虚拟机械系统进行静力学 、 动力学和运 动学
分析 ， 输出位移 、 速度 、 加速度和反作用力 曲线 。我们在
使用以及 Ａ Ａ Ｓ齿轮副 中啮合 点的创建方法 ， ＤＭ 对仿 真和理论计算结果进行 了对比。
关键词 ： 行星轮 系； 仿真 ； 齿轮副 ； 口文件 接
中图分类号 ：Ｐ ９ ． Ｔ ３ １ ９
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ：０ １４ ６ （０ ７０ — ０ ８ ０ １０ —４ ２ ２０ ）９ ０ ２ — ３
ｕ ｇｌｐ ｉ ａ ｉｉ Ａ Ａ ａｅ ｅｎｄ ｃｓ ｄ ｔ ｎ ａｔｆｈ ｓｌ ｆｉｕａ ｏ ｎ ｅ ｈｏｅｃ ｅｕｔ ａ ｐ ｏｇ ｎ ｏ ｇ ｒ ａ Ｄ ＭＳ ｖ ｅ ｉ ｕｓ ， ｅ ｏｔ ｓｏｔｅ ｅｕ ｍ ｌ ｉ ａｄｔ ｅｒｔ ｓｌｈｓ ｊ ｅ ｏ ｔｆ ｅ ｐ ｒｎ ｈ ｂ ｓ ｅ ｈ ｃ ｒ ｒ ｔ ｓ ｏ ｔｎ ｈｔ ｉｒ
的 Ｃ ＤＣ Ｍ／Ａ Ａ ／Ａ Ｃ Ｅ集成软件 ， 其具有零件 设计 、 配设 装 计、 工程 图制作 、 构分析 、 结 运动仿 真 、 模具设 计和 Ｎ Ｃ 加工等功能。 机械系统动力学仿真分析软件 Ａ Ａ 是 Ｄ ＭＳ
基于ADAMS的行星齿轮系统的仿真计算
基于ADAMS的行星齿轮系统的仿真计算
周永新
【期刊名称】《电子机械工程》
【年(卷),期】2009(025)003
【摘要】传统的机械产品设计制造过程是基于实际样机的设计验证过程,设计周期长、成本高、质量提高困难.为克服这些困难,应用UG软件对行星齿轮传动系统进行三维实体参数化建模,应用仿真分析软件MSC.ADAMS对行星齿轮传动系统模型进行仿真模拟及运动学分析.实现了用虚拟样机来代替实际样机进行验证设计,提高了设计质量和效率.
【总页数】3页(P58-60)
【作者】周永新
【作者单位】嘉兴职业技术学院机电与汽车分院,浙江,嘉兴,314036
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于ADAMS的石油管道缠绕机齿轮系统仿真 [J], 周利成;钟飞
2.基于Adams的风电齿轮系统建模与仿真 [J], 夏天
3.基于Adams的风电齿轮系统建模与仿真 [J], 夏天;
4.基于Pro/E和ADAMS的拖拉机齿轮系统设计与仿真 [J], 桂林;程志
5.利用行星架附加阻尼的行星齿轮系统减振研究 [J], 沈允文;邵长健
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基于ADAMS的行星轮系动力学仿真_郭会珍
对齿轮传动输出的角加速度曲线进行快速傅里叶
变换后得到其频域曲线, 如图 5 所示。由图 5 知输出 角加速度的频率曲线由多种频率成分组成, 幅值最大 处对应的频率值为 39. 5 Hz, 与理论的齿轮传动啮合击 振频率 40 Hz 接近, 说明输出角加速度主要按啮合击 振频率波动。
对行星轮的作用力, N; FHg 为行星架对行星轮的作用 力, N; Rg 为行星轮分度圆半径, m。
86 文章编号: 1004- 2539( 2013) 05- 0086- 04
机械传动
2013 年
基于 ADAMS 的行星轮系动力学仿真
郭会珍 谭长均 陈俊锋
( 中国矿业大学 机电学院, 江苏 徐州 221116)
摘要 由于行星轮系的结构复杂, 难以利用理论方法研究行星轮系的动力学行为, 寻找一种简便、可 靠的动力学行为研究方法来研究行星轮系的振动特性、可靠性等具有重要的意义。在对行星轮系进行三 维参数化建模的基础上, 利用机械系统动力学软件( ADAMS) 建立了行星轮系的动力学模型, 并对行星轮系 的动力学行为进行了模拟。结果表明, 仿真和理论结果的误差为 0. 2% , 证明所建动力学模型是可靠、准确 的; 由于轮齿啮合的周期性致使轮系振动也具有周期性; 行星轮轮齿间接触力满足力平衡关系, 与理论分 析相一致。研究结果对行星轮系振动特性、可靠性以及寿命等研究具有一定的指导意义。
关键词 行星轮系 ADAMS 接触力 动力学仿真
基于UG和ADAMS行星齿轮传动系统动力学仿真
基于UG和ADAMS行星齿轮传动系统动力学仿真李华强;尚飞【期刊名称】《机床与液压》【年(卷),期】2011(39)15【摘要】The virtual prototype of the planetary gear drive system, which was the output mechanism of the reducer, was built with 3D solid modeling software UG. By using UG and ADAMS, the virtual prototype was imported into ADAMS to build the simula tion model. There was not only rolling contact but also sliding contact between gear teeth, so there was a great sliding friction. Aiming at the shortcoming of friction between tooth surfaces was not considered in the general equation of tooth surface contact fatigue strength based on Hertz theory, the friction coefficient was introduced into the equation for simulation analysis. The contact forces can be solved and the contact forces are increasing in exponent along with the speed.%利用实体建模软件UG建立了减速器行星齿轮传动系统的虚拟样机,并利用UG与动力学仿真分析软件ADAMS,将虚拟样机导人到ADAMS中建立仿真模型.齿轮啮合时,轮齿间除了滚动接触外还存在相应的滑动接触,使轮齿间具有较大的摩擦.针对利用传统赫兹理论计算齿面接触力时没有考虑齿间摩擦的缺陷,将摩擦因数引入计算并进行仿真分析,得到了齿轮之间的接触力和接触力随速度按非线性曲线变化的结论.【总页数】3页(P133-135)【作者】李华强;尚飞【作者单位】内蒙古工业大学机械学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学机械学院,内蒙古呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】TH132;O313【相关文献】1.基于PRO/E与ADAMS二级行星齿轮传动系统的动力学研究∗ [J], 张学军;郭俊超2.基于ADAMS的行星齿轮传动系统运动学仿真分析 [J], 李佩泉;毕长飞3.基于ADAMS的弧齿锥齿轮传动系统动力学仿真 [J], 曾红;张文广;李岩4.基于MATLAB与ADAMS的行星齿轮动力学仿真 [J], Cui Huijuan5.基于ADAMS的双齿圈人字行星齿轮传动系统动力学仿真与故障特征分析 [J], 任菲;王得玺;时桂芹;梁栋;王琪;王宁;白温毓;易园园因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
科技论文中结论的写作内容
[
１７] 贾冀 ．NGW 型行星减速器虚拟样机及动力学仿真分析[
J]．价值工程,２０１０,２９(
３４):１９９ ２０１．
[
]
]
张宇航
和
联合运动仿真在对转行星减速器中的应用[
机械工程师,
１８
．CATIA ADAMS
J．
２０１６(
６):１３１ １３２．
[
１９] 郭会珍,谭长均,陈俊锋 ．基于 ADAMS 的行星轮系动力学仿真[
４):４６ ４８．
[
]
]
,
(
)
傅烈虎,李青冬,徐荣吉
汽车空调用压缩机变转速工况容积效率研究[
制冷学报,
６
．
J．
２００８ ２９ ２ :２９ ３２．
[
７] 张国柱 ．一种空调压缩机的转速波动抑制方法[
C]∥IT 时代周刊 ２０１３ 年度论文集 ．广州:广东省电子协会,２０１３:７１ ７６．
[
８] 冯炜,汤政鹏,何建国,等 ．一种车载空调压缩机双动力驱动装置:中国,２００９２０３１７４７７．
J]．机械传动,２０１３,３７(
５):８６ ８９．
[
２０] 宁方泉,张庆,任亚杰 ．双输入行星齿轮传动系统的动力学分析[
J]．机械制造与自动化,２０１７,４６(
２):３１ ３３．
(下转第 ７５ 页)
科技论文中结论的写作内容
结论是整篇文章的最后总结.结论不应是正文中各段小结的简单 重 复,它 应 该 以 正 文 中 的 实 验 或
５[
P]．
２０１８ ０４
２０．
[
]
４ 翟昱民 ．汽车空调油耗对中国石油形势的影响[
基于UG和ADAMS行星齿轮传动系统动力学仿真
·134·
机床与液压
第 39 卷
的装配模块，把建立好的参数化齿轮实体模型装配在 一起。图 1 为 2K-H 型差动行星齿轮传动实体模型。
这种差动减速机主要的特点是有两个输入端的同 时，有一个输出端，可以实现独立的运动。已知太阳 轮齿数 Z = 23，行星轮 Z = 28，内齿圈 Z = 79，外齿 圈齿数 Z = 100，齿轮 1 齿数 Z = 20，齿轮 2 齿数 Z = 31，齿轮 3 齿数 Z = 25。该行星齿轮传动系统中的齿 轮均按渐开线标准直齿轮设计，如果动力由 1 号输入 轴输入，则传动比为 i = 4. 5，如果动力由 2 号输入轴 输入，则传动比为 i = 8。
齿轮零件的强度刚度和疲劳寿命的计算依赖于齿轮接触力的数据同时研究发现在工程机械中振动和噪声主要来自于齿轮传动系统是由齿轮接触传动中激振力引起的其不仅严重影响行星齿轮减速器的动态性能使用寿命和生产效率严重的时候甚至会发生齿根的变形和断裂
2011 年 8 月 第 39 卷 第 15 期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆ HYDRAULICS
Aug. 2011 Vol. 39 No. 15
DOI： 10． 3969 / j. issn. 1001 － 3881. 2011. 15. 039
基于 UG 和 ADAMS 行星齿轮传动系统动力学仿真
李华强，尚飞
（ 内蒙古工业大学机械学院，内蒙古呼和浩特 010051）
摘要： 利用实体建模软件 UG 建立了减速器行星齿轮传动系统的虚拟样机，并利用 UG 与动力学仿真分析软件 ADAMS， 将虚拟样机导入到 ADAMS 中建立仿真模型。齿轮啮合时，轮齿间除了滚动接触外还存在相应的滑动接触，使轮齿间具有 较大的摩擦。针对利用传统赫兹理论计算齿面接触力时没有考虑齿间摩擦的缺陷，将摩擦因数引入计算并进行仿真分析， 得到了齿轮之间的接触力和接触力随速度按非线性曲线变化的结论。
基于ADAMS的环状立体车库行星传动系统仿真分析
基于ADAMS的环状立体车库行星传动系统仿真分析GUAN Xingquan;MO Pengfei;DONG Wenjie【摘要】研究一种应用行星传动系统的环状立体车库,提出机械运动方案,其主要由提升机构、转向装置、行走小车、库体和控制系统5部分组成,简要介绍了车库的基本工作过程.应用三维建模软件建立行星齿轮传动系统的虚拟样机模型,并应用ADAMS软件,进行动力学仿真分析,对比4种不同传动方案下的工作性能,重点说明了行星传动系统应用在环状立体车库的可行性.【期刊名称】《机械与电子》【年(卷),期】2019(037)007【总页数】5页(P38-42)【关键词】环状立体车库;行星传动系统;ADAMS动力学仿真;可行性分析【作者】GUAN Xingquan;MO Pengfei;DONG Wenjie【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】TH1320 引言如今，汽车消费者数量不断增加，汽车数量日益增加。
在此，提出了环状立体停车库的设计方案，适合在小区、公司等单位地面使用。
大型立体停车库使空间利用率得以提高，但在小场地建设难度较大。
简单的立体车库不能满足空间利用的要求，其可靠性较差。
环状立体停车库空间利用率高、结构简单、安全可靠并且对场地面积的适应性强，可以根据地面状况将完整环形改变为局部环形，以适用于小型停车场地。
环状立体车库采用机械化运行机制，安全、平稳、可靠是对其使用上的基本要求。
本方案中载车平台升降采用类似电梯箱的运行方式，平台的转动定位采用行星传动系统。
与传统的固定轴齿轮传动装置相比，行星齿轮传动装置[1-2]具有质量体积小、传动比大、承载能力大、平整度高和效率高的优点[3]。
它已广泛应用于建筑机械、汽车和船舶等传动机械中。
为此，重点研究载车平台的行星转动系统的运动学基础，为正确合理地应用在环状立体车库中提供理论依据。
利用机械系统动力学软件ADAMS[4-5]，建立了行星齿轮传动系统的动力学模型，并对其进行仿真分析，为产品的设计和开发提供理论支持。
基于ADAMS的行星轮磨损故障仿真研究
本文主要对行星轮磨损故障进行研究 。利用 SolidWorks三维建模软件进行高精度建模，并利用 ADAMS软件，对行星齿轮机构进行动力学分析，通过 对其啮合频率及行星轮故障频率进行研究，提供了单 个行星轮磨损的啮合频率及故障频率频谱图,并将仿 真值与理论值作对比,验证了数据的可靠性。
1行星齿轮机构建模
由于行星齿轮机构的应用广泛性以及在机械系统 运转中的重要性,很多学者对行星齿轮机构做了大量 研究。巨刚、张建杰⑷等通过对行星齿轮及整体进行 模态分析,研究了其固有频率及振型;冯志鹏等⑵研 究了分布式齿轮故障的振动频谱特征;雷亚国、汤伟 等⑶归纳了齿轮局部故障时的振动信号特征;王况、 王科盛等⑷通过对太阳轮故障信号做阶次分析,研究 了行星齿轮箱太阳轮的故障特性;杨锐、姜宏⑸等分 析了太阳轮断齿故障时各齿轮之间啮合力的变化规 律;赵磊、郭瑜同等对齿轮裂纹故障特征的提取做了 分析;刘翌辉、贾普荣⑺等通过小波变换研究了多级 传动齿轮箱缺齿故障。但国内外学者对齿轮磨损故障 的研究较少。
*基于粒子群优化和滤波技术的复杂传动装置早期故障诊断研究(50875247)
・113・
检测与買里Test and Quality________________________
准进行修改。具体的参数如表1所示。轴承采用标准 的6202深沟球轴承。
2019年第8期
ADAMS软件中，并不会导入约束及配合关系,需要在 ADAMS中重新加入约束及配合;而第二种方法是将模 型及约束配合关系全部导入到ADAMS中。通过比较 这两种方法,虽然第二种方法快捷、方便,而且保证了 约束及配合的完整性,但是考虑两个软件之间的兼容 性存在问题，SolidWorks建立的约束及配合关系与 ADAMS不能实现完美兼容，可能会使软件在仿真过程 中出现崩溃,所以本文采用第一种方法。
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成: 一个是由于两个构件之间的相互切入而产生的弹 性力; 另一个是由于相对速度产生的阻尼力[ 8]
图 2 行星轮系动力学模型
0
F1=
K ( q0-
q ) e-
C
(
dq dt
)
STEP(
q
,
q0-
d , 1,
q0, 0)
q \q 0
q< q0
( 1)
式中, K 为刚度系数; q0 为两物体要接触的参考距离, mm; q 为两物体碰撞过程中的实际距离, mm; e 为刚性
行星齿轮传动相较普通齿轮传动的结构复杂, 制 造和安装困难。在很多应用场合, 行星轮系的振动和 噪声是影响系统可靠性、寿命及操作环境的主要因素。 因此, 有必要建立行星轮系的动力学模型, 深入研究其 动力学特性。自 20 世纪中叶以来, 国内外许多学者陆
续就 行 星 齿 轮 机 构 动 力 学 问 题 进 行 了 一 定 的 研 究[ 2] [ 3] 1956- 1964[ 4- 5] [ 6] 71- 73, 内容 涉及自由 振动特 性分 析、动态响应和振动抑制等多个方面。我们利用机械 系统动力学软件 ADAMS 建立了行星轮系的动力学模 型, 并对行星轮系的动力学行为进行了仿真分析, 以提 高对行星轮系动力学行为的认识, 并为行星轮系可靠 性和振动特性的研究提供参考依据。
Key words Planetary gear train ADAMS Contact force Dynamics simulation
0 引言
行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较, 具有 质量轻、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳 和传动效率高等优点, 在工程机械、起重运输、建筑机 械、汽车、船舶以及航空航天等传动装置中均获得了日 益广泛的应用[ 1] 3- 5。
88
机械传动
2013 年
3. 2 仿真结果及分析 (1) 图 3 为行星架的输出角速度曲线, 从图 3 可
以看出, 去除初始冲击, 输出角速度有波动比较平稳, 但波幅并不衰减, 波动曲线呈明显的周期性, 并且当进 入平稳传动阶段时, 平均角速度为 179. 621 9(b) / s, 和 理论值 180(b) / s 基本符合, 误差为 0. 2% , 满足传动比 要求, 证明了模型的准确性。
关键词 行星轮系 ADAMS 接触力 动力学仿真
Dynamics Simulation of Planetary Gear Train based on ADAMS
Guo Huizhen Tan Changjun Chen Junfeng
( School of M echanical and Elect rical Engineering, China U niversity of M ining and Technology, Xuzhou 221116, China)
1 三维实体建模与数据转换
1. 1 建立三维实体模型 我们研究的行星轮系均为渐开线直齿轮, 其各个
齿轮的参数见表 1。
第 37 卷 第 05 期
基于 ADAMS 的行星轮系动力学仿真
87
表 1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ行星轮系各齿轮参数
齿轮名称 太阳轮 行星轮 内齿圈
模数/ mm 9 9 9
齿数 16 24 64
压力角/ ( b) 20 20 20
变换后得到其频域曲线, 如图 5 所示。由图 5 知输出 角加速度的频率曲线由多种频率成分组成, 幅值最大 处对应的频率值为 39. 5 Hz, 与理论的齿轮传动啮合击 振频率 40 Hz 接近, 说明输出角加速度主要按啮合击 振频率波动。
对行星轮的作用力, N; FHg 为行星架对行星轮的作用 力, N; Rg 为行星轮分度圆半径, m。
力指数; C 为阻尼系数; STEP 为阶跃函数; d 为切入深
度, mm。 碰撞力( Contact) 中的参数确定轮齿碰撞所引起的
冲击力, 可以作为两个变曲率半径柱体撞击问题。解
决此问题 可以直 接从 Hertz 静 力弹性 接触 理论 中得 到[ 7] 16- 17。
根据 Hertz 碰撞理论, 考虑接触面积为圆形时, 有
2 建立行星轮系的动力学仿真模型
2. 1 行星轮系虚拟样机的建立 将装配体模 型导入 ADAMS 以后, 为提高 仿真效
率, 去除对仿真无影响的倒圆角特征, 根据行星轮系传 动 的 规 律, 本 系 统 需 要 添 加 的 约 束 和 载 荷 分 别 为[ 6] 71- 72: ¹ 太阳轮相对地面的旋转副; º行星架相对 地面( Ground) 的旋转副; »4 个行星轮分别相对行星架 的旋转副; ¼ 齿圈相对地面的固定副; ½ 太阳轮与行星 轮之间的接触副; ¾ 4 个行星轮分别与内齿圈之间的 接触副; ¿在太阳轮上施加一个恒定的转速; À在行星 架上施加一个反向负载转矩。建立的行星轮系虚拟样 机如图 2 所示。 2. 2 接触载荷的确定
D=
a2 R
=
(
9P 2 16RE
2)
1 3
( 2)
由此式可得撞击时接触法向力 P 和变形 D关系为
P = KD3/ 2
( 3)
式中, K 取决 于 撞击 物 体材 料 和 结构 形 状, K =
4 3
1
R 2 E , 其中,
1 R
=
1 R1
+
1 R2
,
R1、R
2
为接触物体在接触点
的接触半径。
1 E
=
(
1- L21 E1
)
+
(
1R
L22)
2
,
L1、L2 为两接
触物体材料的泊松比, E1、E2 为两接触物体材料的弹
性模量。
3 行星轮系动力学仿真计算
3. 1 仿真相关参数设置 设定输入转速为 150 r/ min( 900( b) / s) , 负载转矩
T = 7 @ 105 N#mm, 仿真时间 t = 1 s, 仿 真步数 step= 500。选择 GSTIFF 作为动力学模型的积 分器, 积分格 式为 I 3, 积分误差设为 0. 001。
齿轮 在啮 合过 程中, 轮 齿因 接触 而产 生 力。在 ADAMS/ View 中有两种计算接触 力的方法, 一种是补 偿法 ( Restitution) ; 另 外一 种是冲 击函 数法 ( Impact ) 。 相对而言, 前者的参数更难准确设置, 所以更多是选用 后者来计算接触力。冲击函数法是 根据 Impact 函数 来计算两个构件之间的接触力, 接触力由两个部分组
86 文章编号: 1004- 2539( 2013) 05- 0086- 04
机械传动
2013 年
基于 ADAMS 的行星轮系动力学仿真
郭会珍 谭长均 陈俊锋
( 中国矿业大学 机电学院, 江苏 徐州 221116)
摘要 由于行星轮系的结构复杂, 难以利用理论方法研究行星轮系的动力学行为, 寻找一种简便、可 靠的动力学行为研究方法来研究行星轮系的振动特性、可靠性等具有重要的意义。在对行星轮系进行三 维参数化建模的基础上, 利用机械系统动力学软件( ADAMS) 建立了行星轮系的动力学模型, 并对行星轮系 的动力学行为进行了模拟。结果表明, 仿真和理论结果的误差为 0. 2% , 证明所建动力学模型是可靠、准确 的; 由于轮齿啮合的周期性致使轮系振动也具有周期性; 行星轮轮齿间接触力满足力平衡关系, 与理论分 析相一致。研究结果对行星轮系振动特性、可靠性以及寿命等研究具有一定的指导意义。
Parasolid 格 式的 文 件, 然 后 在 ADAMS 中将该文件导入; º利用 Pro/ E 与 ADAMS 的 专用 接 口 软 件 Mechanism/ 图 1 行星轮系三维模型 Pro 进行转换, 二者采用无缝 连接方式, 在 Pro/ E 应用环境下, 就可以将装配的总成 根据其运动关系定义为机构系统, 进行系统的动力学 仿真。但是这种方法容易受到限制, 因为只有少数版 本之间才有接口, 如想用此种方法, 需要安装特定版本 的 Pro/ E 与 ADAMS, 还要考虑系统的兼容性。我们采 用第一种方法进行数据转换, 并使用 Pro/ E 5. 0 以及 ADAMS2010 来实现行星轮系的动力学建模。
Abstract Due to the complex structure of the planetary gear train, it is difficult to take advantage of the theoretical methods to study the dynamical behavior of planetary gear train. So it is significant to find a simple, reliable dynamics behavior research method to study the vibrat ion characteristics and reliability of the planetary gear train. By using ADAMS, the dynamics model of planetary gear train is established and the dynamical behavior is simulated based on the three- dimensional parametric modeling. The results show that , the error of simulation and theory results is 0. 2% , which proves that the dynamics model is reliable and accurate. Because of the periodicity of the gear meshing, the gear train vibrat ion also has periodicity. The contact forces between the planetary gear teeth meet the force- ba-l ance relationship and it is consistent with the theoret ical analysis. The study results have certain guiding significance for the vibration characteristics, reliability and life research of the planetary gear train.