行星齒輪減速機運行體係基於新方法的可用性能探討
1研究采用新材料(Material)的齒輪的可靠性,必須進行齒輪的全壽命試驗,這就需要選擇(xuanze)大量高精度(精確度)齒輪樣本進行試驗,並浪費大量工作時間進行概率分布統計規律分析(Analyse)。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。
虛擬樣機技術是近幾年發展起來的,基於智能設計技術、信息技術、多媒體/虛擬現實技術、仿真工程(Engineering)、係統技術和管理技術的先進技術,它以計算機仿真和建模技術為支持,利用虛擬產品模型,使產品在實際加工之前即對產品的性能、行為、功能和產品的可製造性進行預測,從而完成設計裝修方案(fāng àn)的評估和優化。因此,虛擬樣機技術能夠完成虛擬產品設計、虛擬係統裝配、虛擬係統測試(TestMeasure)、優化分析等多方麵的工作,大大縮短了產品的設計周期,節省了產品設計費用。在虛擬樣機軟件中,ADAMS軟件最具有權威性,是機械係統使用範圍(fàn wéi)最廣的運動學、動力技術虛擬分析軟件。本文介紹利用ADAMS虛擬樣機軟件對齒輪可靠性進行研究,為齒輪的可靠性研究提供新思路。
2虛擬樣機技術研究
2.1齒輪動力學仿真(simulation)研究
采用ADAMS軟件的齒輪虛擬樣機技術路線。齒輪設計必須考慮齒輪工作的環境,如溫度、壓力、環境腐蝕性等,根據環境選擇合適的材料,並對材料進行力學、化學等基本性能分析。
ADAMS並沒有提供齒輪模塊,所以,必須利用其它三維造型軟件,如Pro/Engineer完成齒輪虛擬樣機設計。
虛擬樣機係統仿真分析主要包括係統裝配設計與分析和係統工作仿真設計與分析,這些可通過ADAMS軟件完成。齒輪減速機是我國廣泛運用在華東地區、華東地區、用於塔引入式起重機機械的回轉機構,廣泛應用於冶金、礦山、起重、運輸、水泥、建築、化工、紡織、印染、製藥等領域。虛擬樣機的係統裝配設計與分析內容包括虛擬樣機的組裝、造型,調整以及係統的靜態幹涉巡查分析等;確立零件之間合理的層次(機構的等級)結構和空間定位關係;建立虛擬樣機的總體幾何模型和物理模型,直觀地展示虛擬樣機裝配過程中零件的運動形態和空間位置關係。
虛擬樣機係統工作仿真設計與分析完成虛擬樣機係統運動學和動力技術分析以及係統的動態幹涉檢查等,主要步驟有:
(1)係統的初始狀態確定,包括(bāo kuò)齒輪對所受外力、計算自由度,保證主動力的數目與係統自由度數目相等;
(2)係統運動求解的參數設定,即指定齒輪以及齒輪對運動求解所需的時間、受力情況,係統求解參數,如位移、速度、加速度、作用力等;
(3)運動求解,按照指定的參數計算齒輪對全部的運動,生成運動過程(guò chéng)各零、部件的運動動畫和參數;
(4)運動仿真(simulation)分析,分析虛擬樣機的運動數據(data)及動畫結果。
鑒於篇幅關係,在此不再給出詳細的GOOGLE PRo/Engineer幾何造型過程(guò chéng)以及ADAMS軟件中齒輪(Gear)齧合的運動學和動力技術分(credit)析過程。利用ADAMS軟件的齒輪虛擬裝配後虛擬造型。ADAMS軟件完成的齒輪齧合運動虛擬仿真結果。
2.2齒輪(Gear)虛擬樣機可靠性分析
ADAMS軟件完成的齒輪齧合的動力學分(credit)析過程,得到了齒輪的應力-時間(F - t)曲線。將該曲線輸入到軟件ANSYS中,利用該軟件的有限元分析功能,進行實際工況下齒輪應力-應變分析,確定出多級應力水平下的齒輪應力循環特性,得到可靠性-應力-壽命(lifetime)曲線,記為R - S - N,也記為P - S - N曲線,確定出齒輪的壽命。根據R - S - N的關係,把上述計算的壽命數據和試驗數據換算到同一應力水平下。以42CrMo材料的齒輪(齒麵淬火)為例,齒輪虛擬樣機的彎曲疲勞虛擬可靠性計算數據。
表的數據是42CrMo材料(Material)的齒輪(Gear)通過電磁諧振疲勞試驗機測得的數據。對比的數據,發現:
虛擬樣機計算出來的數據普遍高於試驗得到的數據,即齒輪過預測的壽命值普遍偏高。
究其原因,主要是由於在齒輪虛擬樣機進行虛擬仿真分析時完全忽略了真實物理齒輪的表麵粗糙度、齒輪的加工質量、加工誤差、齒輪齧合間距誤差以及齒輪加工以及齒麵淬火引起的應力等因素的影響。
3結論
1)利用Pro/Engineer完成齒輪虛擬樣機的三維造型,利用ADAMS軟件可以完成齒輪虛擬樣機的虛擬裝配,模擬多種工況條件下齒輪齧合運動學、動力學分析。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。齒輪減速機的效率主要由齒輪及軸承的摩擦決定。
2)真實齒輪疲勞壽命試驗需投入大量人力、物力和財力,曆經很長的時間,ADAMS軟件可以在比較短的時間內完成齒輪的動力學仿真分析。
3)盡管虛擬樣機模擬得到的齒輪壽命與齒輪疲勞試驗存在一定的偏差,但從這些數據上可以大致了解實際齒輪的壽命分布概況。
4)不同材料的齒輪可靠性試驗,虛擬樣機仿真(simulation)工作隻需調整ADAMS軟件的參數即可,不必準備真實齒輪樣本。
因此,ADAMS軟件在齒輪(Gear)可靠性的應用為齒輪可靠性研究提供重要的參考價值,也為複雜機械係統的可靠性研究提供了一種新的思路,在實際工程中有切實的意義。