行星齒輪減速機新型減速機構造和摹擬剖析
1動力學模型樣機的建立
位於車體前部兩側 ,在行星轉向機和主動輪之間 ,用來進一步降低從發動機(Engine)傳過來的轉速 ,從而增大扭矩。它的減速原理是單一周轉輪係機構 ,行星係機構在保證齒輪(Gear)較小的情況(Condition)下 ,得到較大的比 ,從而得到較好的減速效果。它簡化後的主體構件包括 4個行星齒輪、1個太陽齒輪、1個齒圈、1個行星架、軸和箱體(BOX)。在建立虛擬樣機模型之前作如下假設 : 1)各構件均為剛體 ,不考慮構件的彈性變形 ; 2)通過(tōng guò)給太陽齒輪與行星架的旋轉副 ,添加一個運動 ,即速度函數 ,作為的動力輸入 ; 3)忽略小質量
(小質量基本不影響動力技術仿真運算的結果 ) ,將較大質量和較大的慣性進行等效 ,轉移到 8個基本構件上。P站最新版下载利用各級齒輪傳動來達到降速的目的.減速器就是由各級齒輪副組成的.比如用小齒輪帶動大齒輪就能達到一定的減速的目的,再采用多級這樣的結構,就可以大大降低轉速了。其簡化圖如圖 1所示 ,行星架通過(tōng guò)花鍵與軸結合成一體 ,齒圈不動 ,與慣性坐標係固連。行星齒輪(Gear)、太陽齒輪、齒圈通過齒輪"齧合(niè hé) "連接。
該模型用 Pro /E按照實物尺寸建立的實體模型 ,通過 Virtual1Lab的 CAD 接口轉換成 Catia模型 ,運用其裝配功能 ,確定各構件的相對位置。硬齒麵齒輪減速機為達到特別低的輸出轉速,可以通過兩個齒輪減速機相聯的方法來實現。當采用這種傳動方案時,可配置電機的功率必須依賴於減速機的極限輸出扭矩,而不能通過電機功率來計算減速機的輸出扭矩。然後在分析(Analyse)模型中確定各構件的約束關係。由於行星輪係的 4個行星齒輪中隻要 1個便可以實現動力的傳遞(transmission) ,其餘 3個行星齒輪的作用是為了提高該的可靠性。該模型中隻用到了 1個行星齒輪 ,在後一步的齒輪磨損、疲勞等的校核時 ,根據實際情況 ,可以按一定的係數來降低(reduce)齒輪所受到的載荷。
各構件的約束關係。
2模型驗證
211模型驗證方法
判斷虛擬樣機模型及其仿真結果是否準確的最終辦法是通過(tōng guò)與實際機械係統(system)的試驗數據進行比較 ,考察試驗數據與仿真結果的一致性。在進行仿真模型驗證時 ,需要對物理樣機的實測數據進行檢查 ,應保證實際係統的試驗條件及其它運行條件與仿真樣機的一致性 ,如果試驗條件不一致 ,那麽仿真結果與實測數據就沒有可比性 ,常用模型驗證方法有動態關聯法。
動態關聯法是定性的評價方法 ,它的基本思想是 :通過(tōng guò) 2個序列的偏差計算 ,可以給出某一性能指標來度量 2個時間序列一致性的程度。包括(bāo kuò) THEIL不等式法、灰色關聯度法。
對於單輸出的時間序列 , THEIL不等式係數定義為μ= 1 n∑n t =1( x t - y t)2 1 n∑n t =1 x 2 t + 1 n∑n t =1 y 2 t,(1)式中: x t是實際係統運行時主要測量參數(parameter)的時間序列; y t是仿真係統仿真運行時產生的相應時間序列。
當x t = y t對於所有的t = 1,2,…
, n成立時,μ= 0表示 2個時間序列完全一樣;而x t = - y t對於所有的t =1,2,…
, n成立時,μ= 1表示 2個時間序列完全不一樣。μ越接近於 0,則表示 2個序列越一致,而 μ越接近於 1,則表示 2個序列越不一致。
定義x t和y t之間的灰色關聯係數為ρt = m in t | X t - Y t | +ξmax t | X t - Y t | | X t - Y t | +ξmax t | X t - Y t |。
(2)當 | X t - Y t | ≡C
(常數)時,則定義 ρt =1.
式(2)中 ξ∈(0,1)為分辨係數,ξ值視具體情況而定。一般取 ξ∈< 0,1 >或 ξ∈< 0,015 >。對於給定的 ξ,ρt越大,則認為x t和y t之間的關聯程度越高。
灰色關聯度的定義為γ1 n∑n t =1λtρt。
(3)當 ξ取值較小時,仍能得到較大的 γ(γ> 015) ,則認為仿真模型輸出與參考輸出之間具有較強的相關性,而且對於取定的 ξ,γ越大二者的關聯性越強。λt是權函數,它的取值一般根據具體的問題憑經驗而定,也可以運用各評價因子超標準倍數來確定,即λt = p t /p,(4)式中: p t為斷麵評價因子t的超標倍數; p = ∑m k = 1 p t。
212驗證建立的模型
由於自行火炮的封裝性和工作條件的惡劣(liè)(nasty)性。
給傳感器(transducer)的安裝帶來了困難,所以對於來說,其各個構件的轉速還沒有辦法測量,在這裏對於模型的驗證(Experimental),將采用理論值作為物理樣機的測量值。硬齒麵齒輪減速機傳動的效率是所有傳動式中效率最高的一種,其效率比蝸杆傳動要高的多。硬齒麵齒輪減速機的效率主要由齒輪及軸承的摩擦決定。
假定給該虛擬樣機模型的太陽齒輪(Gear)與行星架的轉動副上添加某個運動,恒定轉速 ω1 = 500 r/min,由於這是相對運動,將其轉到具有絕對運動的太陽齒輪上,得到太陽齒輪的轉速為 69318 r/min.經過後得到軸的轉速與時間的關係如圖 2所示。
在理論上,的比為i = 3158,則經過後軸的轉速 ω2= 1931877 r/min.在虛擬樣機得到的結果曲線上隨機取 10個值作為仿真的時間序列,實測參數為恒定值,各值對應的關係如表 2所示。這是單輸出的時間序列,應用 THEIL不等式係數 μ來進行驗證,將各數代入式中,得到μ≈ 0,由結果可以知道,仿真的結果與理論的結果一致,驗證該虛擬樣機與理論值一致。
3仿真算例
發動機輸出的功率(指物體在單位時間內所做的功的多少)恒定功率 ,假定火炮勻速前進 ,路麵與行走係的相互作用按照比的關係作為軸所受到的扭矩 ,運用逆推的方式 ,通過仿真(simulation)的辦法可以方便的得到其他各個構件的受力狀態。假設火炮以二檔速度在 B級路麵上平穩前進 ,達到穩態。
軸受到的載荷如圖 3所示 , 發動機二檔轉速通過(tōng guò)箱到太陽齒輪的轉速是416197 r/min, 通過仿真(simulation)分析 , 在二檔速度下太陽齒輪受到的扭矩如圖 4所示 , 比較這 2個結果可知 , 軸與太陽齒輪所受到的扭矩在總體上符合比的關係。因此 , 通過虛擬樣機得到了太陽齒輪所受到的扭矩 , 為下一步應用強度理論為齒輪校核打下了基礎。
4結語
通過 Pro /E實體模型 , 用 Virtual1Lab建立了某型自行火炮的樣機模型 , 並利用動態關聯法對所建立的模型進行驗證 , 確認了該模型的正確性 , 通過給添加載荷 , 得到了太陽齒輪(Gear)的扭矩。下一步工作是用 Virtual. Lab提供的齒輪模塊對齒輪的輪齒進行碰撞力分析(Analyse) , 進而校核齒輪。