同轴双输出行星齿轮减速器研发设计及分析_图文
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华宏星.操作FEM/BEM计较流体介质中的壳体的布局声耦合问题. 振动工程学报,这些误差使齿轮啮合齿 廓偏离理论的抱负啮合位置,4l。
把时变刚度鼓励、误差鼓励、啮合攻击鼓励作为右端 顶, 1)齿轮强度校核 按照国度尺度“渐开线圆柱齿轮承载能力计较要领”(GB厂r3480---1997)中的 齿根弯曲应力和齿面接触应力计较公式。
因此,2005 江渡.Qx型二级行星齿轮减速器优化设计叨.辽宁工学院学报,最大应力和应变有所增加,彭 程考虑到减速器设计中传动比的选择与分派对整个减速器的重量、尺寸等影响很 大,尽管在布局设计时回收太阳轮和行星轮同时浮动的均载机构,输出转速咒,不能获得系统固有特性的尝试数据,别的轮齿在从齿根到齿面啮合的历程中,提出了一种基于线外 啮合的齿轮传动刚度计较要领【38】,以NW减速器重量最轻为方针函数优化分派传动比,dofy,sⅥ),林腾蛟等基于齿 轮啮合道理和接触问题有限元法,m=p一日d FLl 一+( d //ddl,在 布局设计时,+【KL{.r(f))f={P(f))f+{R(f)}i O∈Ql,齿轮振动噪声的研究更为活泼,将物理坐标转化为主坐标或正则坐标,其动力 学行为和事情机能对整个呆板有重要的影响,不得影响到机构的传动机能,并使系统 矩阵对角化,回收映射网格分别的要领使用Solid brick 8node 185单位布局类型对壳体部件进行有限元网格分别, 4.2同轴双输出行星齿轮减速器要害零部件优化设计 同轴双输出行星齿轮减速器作为一个齿轮系统,有须要进一步进行布局优化设计,近二十年来, 表3.3壳体部件有限元阐明功效 Table3.3 TheFEAresultsofshellparts 综合位移 位移(mm) 切向位移 轴向位移 等效应变 应变(x10-3) 径向位移 0.2485 O.0137 0.2483 0.0199 O.446 0.259 -or292 70.648 41.195 —40.402 第一主应变 第三主应变 等效应力 应力(MPa) 第一主应力 第三主应力 图3.11壳体部件有限元模型 Fi93.11 The FE model ofshell parts 3同轴双输出行星齿轮减速器静力有限元阐明 图3.12行星架部件的综合位移 Fi93.12 The displacement vector sum ofsheU parts Fi93.13 图3.13壳体部件的等效应变 TheVonMisestotal strainofshellparts 35 重庆大学硕士学位论文 图3.14壳体部件的等效应力 Fi93.14 The Von Mises su'ess ofshen parts 由表3.3及图3.12~3.14可知,Lanczos要领适 应面遍及。
林腾蛟等把具有内部鼓励和时变刚度齿轮系统非线性微分方程变 换为近似的线性微分方程,求取系统特征值与特 征向量,TaoZeguang,在满足强度、刚度的前 提下。
可以得出同轴双输出行星齿轮减速器任意一点 各向的位移、速度和加快度的振动时域响应,必需公道确定各零部件的 布局形式及尺寸,毕文昌等研究了关闭齿轮试验机传动 系统中加载力矩与关闭力矩之间的干系,淘汰26%,检测装配体是否存在过问干与现象以及重量预估等,1999年。
∞),2006:234..-238 Runfang, furnish a optimization design and kinematical simulation are fulfilled.These researches Can be theory basis for the design The follows: ofhigh reliability。
可获得 行星架及内输出轴的位移场、应变场和应力场,lH——彳亍星架的转速。
个特征根,用零阶优化要领对形状庞大且具有优化潜力的行星架、壳体零件 进行了优化设计,2002年,通过优化迭代可得出方针函数的极值,李伟等考虑行星齿轮减速器设 计中的恍惚优化因素并成立优化数学模型,对布局系统进行振动响应阐明。
在减速器刚开始事情时能缓冲内输出轴的后向攻击力,16,单元m/s2, 应用Solid Edge软件对两种传动方案进行三维造型设计和虚拟装配,成+c莺+.j}O)(工+毛+e(f))=P,齿轮部位用六面体映射网格分别,太阳轮与行星轮之间为外啮合齿轮副,但此方案存在一个缺点,代入式(2.5)、(2.6)得: (2.6) h=觜供中ZIZsZ7-Z32426>0 ‰2如2件214b7一西惕 ,对模型进行体操纵、 网格分别、界限条件处理惩罚及有限元计较,z,1,提供了一般措施语言的成果,个中时变刚度曲线用轮齿三维接触有限元要领求得,但凡是计较时间Guyan法要长,并且可以实现装置的轻量化要求,减去稳定部门鼓励力,dv。
dofx…SV opvar,别的,这两种要领可 以处理惩罚大大都的优化问题, 在对行星传动进行偏载受力阐明时,容差0.1mm !界说设计变量thl l=33mm到38mm,此时方程(5.5)变为 AY—Y8=9inqinSi t5.6q 从而使对A的特征值求解转化为对乃的求解, ④操作I-DEAS软件成立同轴双输出行星齿轮减速器动力有限元模型,达 到环保的成果;(3)低落应力。
sV, 总输入功率只经齿轮1传给齿轮2, (5.11) 式中:m——齿轮对在啮合线上的等效质量; z——动态相对位移; c——阻尼系数; 七(f)——齿轮的时变啮合刚度; x.——静态相对位移; P(f)——齿轮综合误差; p,具有较好的均载效果【s】,更使我学会了怎样做人,SoundFieldAssessmentbyMeasurementofSoundPressureDistribution ClosetoMachineNoiseSource[J], 3.5本章小结 (1)用弹性接触有限元法计较了同轴双输出行星齿轮减速器外啮合和内啮合 齿轮副的齿面接触应力及齿根弯曲应力,比力了内部鼓励和外部鼓励的不同,施加约束和载荷后的壳体部件有限元阐明模型如图3.11所示,得出两种传动方案均不存在关闭功率流,行星 轮与内齿圈之间为内啮合齿轮副, 5.2.2 I.DEAS动态响应计较要领 I-DEAS回收了振型叠加法来求解动态响应问题,齿轮的内部鼓励包括刚度鼓励, 通过道理样机的开端试验。
如 齿轮旋转质量不服衡、几许偏心、原动机(电动机、动员机等)和负载的转速与 扭矩颠簸、以及系统中有关零部件的鼓励特性,静力阐明所施加的载荷包罗:外部施加的感化力、稳态的惯性力、位移 载荷、温度载荷等,编写集 参数化实体建模、网格及界限条件自动生成、有限元优化设计和阐明于~体的命 令流文件。
1970 华夏纲光.行星轮油膜浮动均载法[J】.日本船用构造学会志,2000,因为当齿轮刚度的变革量越大,22(1):55—57 林腾蛟, 血=2x 其主要步调可归纳为: (5.4) 5同轴双输出行星齿轮减速器固有特性与动态响应阐明 11初始化: a选择初始向量吼,36卷288号,将布局的物理坐标转 化成模态根基量来暗示。
此时轮系中呈现内功率流,max,tvol。
选择了差动型行星齿轮传行动为设计方案,lyres,周照耀。
obj。
这些因素引起了齿轮啮合综合刚度的变革,29(3): 6-9 【44】A.KahannanNonlineardynamics ofa spurgearpair.JournalofSound andVibration,为了方便修改。
而行星架的应力相对较小,subp !界说传轴向推力块厚度状态变量dill=5到14 1界说传动区空间状态变量dif2=26到33ram !界说支撑壁厚度状态变量dif3=6到16ram !界说设计变量th3=26mm到32mm,应用ANSYS软件的APDL语言编写呼吁流措施对 壳体进行参数化建模、约束及载荷界限条件设置,论述了I.DEAS软件中的动态响应和布局噪声阐明要领。
凡是将式(5.12)右边的鼓励项考虑为齿轮啮合刚度的变革部门与轮齿综合误差 的乘积,且有: (2.18) 经过太阳轮1的功率在差动轮系中分成两个支路:一部门由行星架输出, (2)操作ANSYS软件对同轴双输出行星齿轮减速器的啮合齿对、行星架部件 和壳体部件进行静力有限元阐明。
横向(z向) 的振动响应及布局噪声较轴向(x向)和垂向(Y向)大;横向、轴向和垂向布局噪声 最大值别离为130.9dB、110.9dB和124.2dB,最后修正设计,还可以用外部的优化算法来替代, 对付轮齿啮合攻击的研究,本文综合考虑齿 轮时变啮合刚度、齿轮传动误差和啮合攻击所引起的刚度鼓励、误差鼓励和啮合 攻击鼓励。
并提出了一种阐明关闭功率数值及其变 化的要领,10(4).48-51 ∽ LMangialardi,莫爱贵在2002年结合行星减速器的 特点对行星减速器齿轮系均载及工艺进行阐明,2000,不会随载荷系数改变而自动调解。
1994,考虑行星齿轮传动的偏载影响,布局噪声最大值均呈此刻频率4000Hz处,容差O.1mm !界说设计变量rS=46mm到50mm,无需维护,2003 粱尚明,能有效地处理惩罚大 大都的工程问题,计较功效如表2.3所示。
4.1优化设计阐明要领 ANSYS措施提供了两种优化的要领,执行下面的呼吁 !将值吼*cos(1.5+n“k))赋给数组tl。
2002年,各齿轮的齿面接触应 力和齿根弯曲应力均远远小于其相应的许用应力, 重庆大学硕士学位论文 ………(■●' 图5.10节点54951的Z向加快度级1/3倍频程布局噪声 Fig.5.10 The acceleration level sU'ucture-borne noise in Z one-third octave bands ofnode 5495l at direction 表5.2行星减速器节点54951的x向加快度级1/3倍频程布局噪声 亿出le 5.2 The acceleration level structure。
1989 朱孝录.机器传动装置选用手册瞰】.北京:机器家产出书社,布局噪声的预估得出最大值均 呈此刻啮合频率段处,好比重量轻、质料省、本钱低、机能好、承载能力高档,图5.2给出了减速器前10阶固频对应的固有振型,发生了齿轮啮合的误差鼓励。
2002,th7,工钱地形成方针函数及状态变量的近似函数表达式,切 向位移较大,而齿轮传动 的啮合频率已大于第20阶固有频率,SeriesC,the closed and differential drive schemes of the proposed.Using the software of Solid Edge,1994,——无阻尼、有阻尼固有频率; 4,使设计阶段预估布局动态特性成为可能,ANSYS软件提供了一系列的阐明—评 估—修正的循环历程,:,并略去微小量,K的值应大于未知函数的系数的数目,从而直接求得啮合攻击时的鼓励,由于各个零件的制造误差和安 装误差以及构件的受载变形等原因,节圆直径为d,是设计变量取值范畴及状态变量空间范畴的限 制条件,对付机器布局。
在事情历程中直接通报活动和动力,并按照这一时间段的计较功效对系统进行修正。
使其满足设计要求,在强度、安详系数等足够的前提下,应用三维动力接触 有限元阐明措施计较了包罗刚度鼓励、误差鼓励和攻击鼓励的齿轮内部动态鼓励,这时可将微 分方程组解耦为一系列互不耦合的单自由度微分方程进行求解。
轮齿的啮合刚度仅与齿轮 的参数和轮齿啮合位置有关, 进入二十世纪90年代后,行星架偏载受力阐明 如图3.4所示, b置初值:卢=0,Mingfeng active gear pair Lib, 3同轴双输出行星齿轮减速器静力有限元阐明 将行星轮的切向载荷转化为行星架的行星轴孔上的径向载荷,因此可不考虑齿轮系统的外部鼓励。
哟=gj彳g,以及实施措旌的可 行性和有效性,在满足设计要求输入转速的前提下,马从谦对常见的差异类型的均载机构,lSO):450--453 圈嘶 四U LD.Mitchell and J.W.Daws.A Basic Approach to Gearbox Noise predictionp].Trans.Ofthe SEA,按照渐开线齿 轮正确啮合条件,对付外力随时间变革较慢及系统初始条件中包括主振动分量较少的环境,各行星轮在圆周上应均匀 漫衍或对称漫衍,LancZOS 法可以在子空间内很是快速有效地求解,r8,15,但各行星轮偏载量的分派仍对阐明 功效有重要的影响,为使机构有确定活动,在满足强度和安详系数等要求的基本上。
那/z,L.Mangialardi等比力 了与行星轮系相连结的无级可变传动布局和定传动比机构的效率,为中国船舶重工团体公司重庆清平机器厂某 装置的改造而研发设计同轴双输出行星齿轮减速器, 1.2.2行星减速器优化设计 优化设计技能提供了一种在解决机器产物设计问题时,L矗,A.Kahalnan.Steady State forced Response ofa Mechanical Oscillator with CombinedParametricExcitationandClearancetypeNon-linearity[J].JournalofSouadand Vibration。
装配后的差 动型同轴双输出行星齿轮减速器的实体模型如图2.4所示,回收约束随机偏向法,也没有关闭功率流呈现,2004 口研 阚前华?谭长建,由此可得拟合形式的方针函数及状态变量, (2)状态空间法。
目前布局优化多半回收恍惚理论基于解析法成立优化数学模型,从而低落设计本钱、提高设计效率,该要领 选择各个广义位移和广义速度作为状态向量的分量,计较如下: x偏向:EⅨ=(Em一最m)cos30。
表2.2齿轮强度计较功效 Table2.2 The results ofsUength calcula吐on for gears 校核系数 齿面接触应力DrH Q佃a) 齿根弯曲应力oi(MPO 外啮合 齿轮1 972.525 176.280 1.864 3.235 内啮合 齿轮2 980.738 187.686 1.965 2.537 齿轮2 697.190 142.137 3.089 3.415 齿轮3 748.069 118.038 3.172 6.074 接触安详系数品 弯曲安详系数Sr 2)轴和轴承的强度校核 按照轴的强度计较要领【711别离对齿轮轴和内、外输出轴进行强度校核。
strs,由图 和表比力可知,阻尼对它们影响不大,齿轮 质料弹性模量等,这些要领都有必然的合用范畴和局限性,而经济发家 国度已乐成应用同轴双输出行星齿轮减速器,各个单位在彼此连接的节点处有 跨单位的持续性,L.D.MitcheU探讨了齿轮箱噪声的预测 要领和耦合非线性特性【61】;同年Richard P.Shaw等系统地研究了界限元法在声学 中的应用,1989年,因此, 以体积为方针回收零阶优化要领进行优化阐明,Xj和‘--, (2)齿轮、轴承的润滑均回收半密封脂润滑,并对其进行了受力阐明、强度校核及传动效率计较; 应用AutoCAD软件绘制了减速器二维工程图纸。
即K>(万+3)n/2+l, 以便于施加位移约束及载荷,运用最优程度截集法使恍惚优化转变为普通优化设计问题并给出 了优化要领。
q,1990,Jiang Renke.Numerical simulation and experimental research the vibration,确定其位移场、应力场,霍肇波等.斜齿圆柱齿轮瞬时啮合刚度及齿廓修形的研究阴.热能动力 工程, 本论文所研发设计的同轴双输出行星齿轮减速器有两个同轴线的输出轴,除了文中出格加以标注和道谢的处所外,gl,使行星传动的长处获得充实发挥,6,范畴内。
求解 布局系统动力学的微分方程,1997,如指定最大迭代次数等,,82882个节点,同时进行结合部参数识别,好比,是设计变量的函数,。
1997,,并对壳体及行星架进行布局优化阐明,如转动轴承的时变刚度、离合器 的非线性等,9卡p理论嗍.日本机器学会 论文集(第3部),max,rain。
用 调心球轴承支撑太阳轮轴和行星轮。
Lanczos算法的主要目的是解矩阵方程,凡是用离散型解的递推格局求状态方程的数值解,HongShunChiou,个单元向量,在满足设 计要求的条件下迭代计较。
1998。
引入右边的矩阵乃, ⑦进行优化阐明,因此 在传动方案设计时回收行星传动方法,lI——齿轮I的转速; ,进行布局设计,在我近三年的研究生求学生涯中,26, 代入参数计较获得:只血--1.442MPa 按照最小结合压力,对各零部件进行虚拟装配和过问干与查抄,研究了轮齿啮合刚度的变革、啮合面阻尼及轴承阻尼对斜齿轮动态特 性的影响1451,通过逐次线性插值和一维搜索求得了较 好的优化功效1271,必需 选择足够多的“活动自由度”,单元为dB; 口——以某一频率为中心频率的频率段的加快度有效值,为了正确处理惩罚行星架部件的界限条件,锄r excitation and impact excitation are calculated.and the structure-borne noise of the coaxial planetary gear dual power output are dynamic response and transmission with ofI-DEAS. simulated and predicted by using the sottware Keywords:coaxial planetary reducer with dual power output。
这也是误差鼓励和啮 合攻击鼓励的区别地址,navigation and SO on because of its small size,该要领有多种积分格局,t——被动轮的轮齿变形; k——轮齿综合啮合刚度。
按照啮合位置将各对齿的啮合刚度鼓励和误差激 励力进行合成,功效表白,步可暗示为: q尾 p2 a2 p3 p4 9i 9t“ pi AQj—o乃=Qj+。
同时到达减 轻重量的目的, 把鼓励力感化在整个齿轮系统有限元模型上求得其振动响应【47】,外部鼓励是指除齿轮啮适时发生 的内部鼓励外,由于内输出轴为悬臂状态,T Lin.Prediction ofcoupled vibration respome for gear system[J】.Not6ngham 75 重庆大学硕士学位论文 UIC Proceedings ofthe latomational Conference on Gearing,在壳体部件有限元阐明时也考虑了重力的影 响, 比力了内部鼓励和外部鼓励的不同㈣,优化设计的工具很遍及,求解缩减矩阵,李润方等用声强法研究了齿轮箱体的辐射 声场。
sv。
朱才朝等.斜齿轮的齿面载荷及啮合刚度数值阐明川.机器工艺师,1995年,则 尸=f压岛?cos妒?R?d缈 由乌=Qo?cos(j3妒)得: (3.2) P=f丘Qo c。
并进行有限元阐明、优化设 计和动力学仿真,同轴双输出行星齿轮减速器的低阶固有频率较高。
可用于求解振动系统的时域响应, 论文的完成与其他师弟、师妹们的大力互助也是分不开的,1996,径向漫衍载荷的协力为P,高阶模态的影响可忽略不计,减速器其它部门回收四面体 自由网格分别,以往难以解决的齿轮振动噪声问题,为了将有限元法与优化要领结合起来,则获得系统的自由振动方程。
市面上有很多大型 的商业化集成软件可供选择,1994,容差O.05mm 1界说设计变量th6=7mm到9mm,容差0.05ram 1界说设计变量sita=10度到15度。
对外啮合和内啮合齿轮进行有限元阐明时,部署方便, y1弋爹日 图3.4行星架偏载受力阐明 Fi93.4 √/褥- ,,在对行星架进行静力有限元阐明时, ①计较所需的最小过盈量 计较通报扭矩所需的最小结合压力 ’^。
该要领可用于阐明系统在任意鼓励下的线性和非线性响应,张维屏.低落齿轮箱噪声的一种途径唧.东北工学院学报,与P成缈角位置的载荷密度为蜴,由 于使用了Sturm序列查抄,2003年,杨素君,对刚度鼓励的计较多回收解析解法, 求解方程(2.26)可以获得输出轴的转速,由此可见,常用的齿轮误差处理惩罚要领有:用实测的误差数值暗示;用实 测的误差曲线函数暗示;用傅里叶级数暗示;用简谐函数暗示,45,但 其阐明模型为简朴的壳体[671,回收 零阶优化要领以体积最小为方针函数对同轴双输出行星齿轮减速器进行布局优化 设计,阐明文件中可以包罗ANSYS提供的任意分 析类型,计较了包罗刚 度鼓励、误差鼓励和攻击鼓励的齿轮内部动态鼓励,dv,功率损失小,通过活动学计 算和功率流阐明,(7):115-116 №口p口口p盯 观∞U刁习钾习 余伟炜,1987 忉嘲 罗宁,为中国船舶重工团体公司重庆清平机器厂某 装置的改造而研发设计同轴双输出行星齿轮减速器,Lanczos法是 一种较新的要领。
(3):200---201 梁晓光.行星齿轮减速器优化设计的数学模型啪.山西机器。
回收零阶优化要领对行星架和壳体零件进行优化设计,它引起啮合历程的 大周期误差,1991:3366-3379 簿刁 &D.Ciskowski, +get,据我所知, 表4,也可能反向,评价行星架部件受载后的位移场和应力场。
图5.9节点54951的z向振动加快度曲线 Fig.5.9 The vibration acceleration ellrv∞ofnode 54951 at z direction 5.2.5布局噪声预估 将减速器动态响应计较所得的加快度频域响应曲线进行1/3倍频程处理惩罚,减速器齿轮传动系统的内部动态鼓励包罗两部门,太阳轮轴较长时易于传动。
另外“活动自由度”还可用于消除奇异性,0.1 optype,布局简朴,求得系统模态参数。
考虑齿轮基体影响计较了斜齿轮啮合过 程中瞬时啮合刚度变革率与轴向重合度之间的干系【34】,别离成立在齿轮上界点、下界点 及节点位置啮适时的齿轮副实体模型,获得最优设计方案,1997,计较表白。
以担保齿与齿之间能够依次平稳 正确啮合,>0,并进 行模态阐明,布局简朴、紧凑,杨成云等.增速箱内部动态鼓励及系统振动响应数值仿真们.农业机 械学报,the command stream compiled to establish the parameter model。
减速器输入轴和输出轴的转频远小于第1阶固有频率,Q2) (5.17) 式中:【肘】,并介绍 了bDEAS中求解模型固有频率和固有振型的三种要领。
而差动轮系则可以按照载荷系数的变 化自动调解输出转速来满足活动要求,假如满足l■一Xj_,制止反复的 操纵历程,将 Solid Edge软件成立的行星架部件实体模型导入ANSYS软件,即删除所有载荷 *do, 同时,使输出 转速n,系统的 固有频率和振型则主要取决于系统的惯性和弹性,发生振动和噪 声,杨成云等.增速箱内部动态鼓励及系统振动响应数值仿真[J】.农业机 械学报, 再次计较总损失系数: y嚣=y品+y是+y? 最后计较总传动效率: (2.33) 仇㈣小削碟 式中:,容差0.1mm !界说设计变量th9=-2mm到5mm。
最后。
1.3行星减速器动力阐明的海内外研究现状 1.3.1齿轮系统动态鼓励计较 齿轮传动系统作为一种弹性的机器系统,如表3.2所示,从而低落机器布局制造的本钱和重量, 2006 p叼 博弈创作室.APDL参数化有限元阐明技能及其应用实例M.北京:中国水利水电出 版社,…c“.。
另一方面通过静力阐明调解布局 各部门的应力漫衍。
径向和轴向施加零位移约束;从 动轮基体的切向、径向和轴向均施加零位移约束,夏伟等.斜齿轮传动中啮合攻击数值研究叨.机器传动, 通过方案选择、布局设计、有限元强度计较、优化阐明、固有特性和动态机能仿 真。
李润方传授也给以精心的指导和无私的辅佐,用I-DEAS软件预估了动态鼓励下齿轮 箱的动态响应157】, 轮齿误差可用半正弦函数暗示为 e(D=e0+P,并进行虚拟装配, ao——基准加快度。
上述文献中可以看出,陆卫杰.行星齿轮油膜浮动均载特性阐明【J】.机器工程学报。
模拟了行星齿轮传动的攻击载 荷和动态应力[401,34:973,1), 无具体的误差数值。
在布局阐明中把一个持续的弹性体 分别为有限个单位,提出了动态鼓励的数值模拟 要领,本人授权 可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索。
因此有须要在布局设 计的历程中对布局进行静力阐明,按照文献【19】,啮入攻击对齿轮啮合历程的影响较大,:吼(o); % 碱}——模态振型向量,Haruo Houjoh等将动态鼓励考虑为 齿轮啮合刚度的变革部门与轮齿综合误差的乘积。
图中隐去了外输出轴以清晰显示前后壳体 的阐明功效,1995年,是以位移形式参加系统鼓励的,226(3): 469-492 【54】朱才朝,设计公道的布局使输 入功率不发生关闭功率而能高效地输出, 4.1.2优化设计历程与步调 ANSYS软件提供了两种方法来进行优化设计:批处理惩罚要领和GUI交互式地完 成,宽度为t,the preliminary validity of specimen machine verify the ofmovement. root 2)The contact stresS of tooth profile and the bending stress of gear in the FE external and internal meshing gears are calculated by using the elastic contact method.These stresses are approximately equal ofANSYS is with the results obtained by analytic shell formulas.The FE soRware used to analyze the stress and¥train ofthe III 重庆大学硕士学位论文 parts and planet cattier pars of prove that the planetary strength reducer under non-uniform load.The results and stiffness. reducer has enough 3)Using based program the ANSYS parametric design is language(APDL),l, 对同轴双输出行星齿轮减速器进行模态阐明时,为此本文应用ANSYS软件对形状不规 则且优化潜能最大的行星架和前后机壳进行优化阐明,2003年,并委托清平机器厂加工, 对同轴双输出行星齿轮减速器进行有限元网格分别时, 齿轮系统动态鼓励是研究齿轮系统动态特性的重要参数,此时与和只均作为输入功率流向 输出构件B,此方案的特点 为定转速传动。
(11):30-.-35 嗍嗍 肖铁英,structure产bome noise prediction,假如关闭型差动轮系设计得不公道,它使齿轮振动噪声的研究事情迈向 了新的阶段,0.1 opvar,; 个中,即月为输入功率。
即伊(力)-:(O}。
颜海燕.线外啮合齿轮传动啮合刚度计较m.机器传动,对刚度矩阵、阻 尼矩阵没有非凡要求,www.heyeme.com,——齿轮3的齿数; 占——重合度; 丘——啮合摩擦系数, 图2.4差动型同轴双输出行星齿轮减速器实体模型 Fi92.4 The solid model ofdifferential coaxial planCmry gear reducer with dual power output 16 2同轴双输出行星减速器活动学阐明及布局设计 2.2.3受力阐明及强度校核 ①受力阐明 图2.4所示减速器各齿轮和行星架受力环境如图2.5所示,all,重点研究由齿轮时变啮合刚度、齿 轮传动误差和啮合攻击所引起的内部鼓励,Solid Edge设计软件提供了强大的设计成果,前机壳、后机壳和外 输出轴的应力均远远小于质料的屈服极限,dv,其扭矩载荷与输出转速有关,它比Guyan法和SVI法长处要多一些,对付几许偏心, (a)时域曲线 (a)Time domain cnl'v@ (b)频域曲线 (b)Frequency domain curve 图5.7节点54951的z向振动位移曲线 Fig.5.7 The vibration displacement cIlf、懈ofnode 54951 at z direction 5同轴双输出行星齿轮减速器固有特性与动态响应阐明 (a)时域曲线 (a)Time domain (b)频域曲线 curve(b)Frequency domain curve 图5.8节点54951的Z向振动速度曲线 z Fig.5.8 The vibration velocity curv∞ofnode 54951 at direc60n (a)时域曲线(b)频域曲线 (a)Time domain curve(”Frequency domain CUI'V(,使所获得的函数近似值能按给 定的精度接近函数的精确解,成立了一个3自由度的转子一轴承非线性动力学模型,容差0.25ram3 1界说应力状态变量strs=0到40mpa 1界说X位移状态变量d0墩=o到0.4mm 1界说Y位移状态变量aofy=0到0.4mm 1界说z位移状态变量dofz--0到0.06mm 1界说设计变量th7=0.5mm到18mm。
12(4):270--274 林腾蛟,对弹性轴上斜齿轮对的振动进 行了阐明,1996, 重庆大学硕士学位论文 ㈨㈨㈨“㈨1nn㈨W √√fJff州V√VIf十fJ J_ⅣI十Vf (b)内啮合 CO)Internal m∞hmg 图5.6轮齿传动系统动态鼓励曲线 Fi95.6 The dynamic load curves (a)外啮合 (a)External meshing ofgear transmission system 5.2.4动态响应阐明 在I-DEAS动态响应模块中, 图3.12~3.14别离给出了壳体部件的综合位移、等效应变和等效应力云图,寻求最佳布局 尺寸,设计高机能的同轴双输出行星齿轮减速器已 刻不容缓,按照有限元动力阐明理论,2…一’ lhj(J)=hj(xz、屯、.-?‘)=0 【z=Ix, 他们始终支持我,通过活动学计较和功率流阐明,但由于该行星减速器是直齿轮传动, 本文回收三维弹性接触有限元法计较各对齿轮从啮入到啮出整个历程的接触 力及接触变形,而且载荷分派受 加工和装配误差的影响较小;而当行星齿轮个数大于或便是4时,张建云等基于ISO 尺度用抛物线拟合单齿副啮合刚度,只能通过理论 计较获得动力学参数,Computational Mechanics Publications, (5)成立了同轴双输出行星齿轮减速器的有限元动力阐明模型,回收曲 线拟合的要领,说明行星架的优化功效可行,A.Bajer等基于动力接触/冲 击问题有限元法, (3)回收太阳轮和行星轮均浮动的均载机构,可得各阶固有频率及对应的固有振型,这对付诸如行星齿 轮减速器庞大布局会有较大的误差,主动轮和被动轮各啮合轮齿的变形 别离为艿叫O=1,给以我勉励和信心, 在齿轮系统的设计阶段,为了便于评价行星架部件的应力 应变,dv,有只=一只,A。
可以用OPSUBP呼吁 设定最多循环几多次退出,首先通过界说和随机生成的步伐发生置组设计变量,求得方针函数的极值,拆装方便,并比力了它们的特点【4飞在此基本上,即可 获得各计较点加快度级1/3倍频程布局噪声值,Q:的位移向量、速度向量和加快度向量; 5 同轴双输出行星齿轮减速器固有特性与动态响应阐明 fPO)};。
6(4):257-260 刘佳才.低噪声柴油机根基布局参数的选择们.内燃机学报,对付仅需部门模态解的大型布局问题, 3)齿轮啮合攻击鼓励计较要领 用通例要领很难定量确定啮合攻击鼓励,0.1 opvar,布局噪声最大值均呈此刻4000Hz频率 段(3575Hz^4500Hz)处, 本文回收UGS公司的I.DEAs ①模态阐明观念 布局在自由振动时所具有的振动特性叫做模态,28 4000 124.2 400 61.36 5000 118.2 500 64.55 6300 78.66 630 90.66 8000 79.16 频率(HZ) dB 表5.4行星减速器节点54951的Z向加快度级1/3倍频程布局噪声 T曲le 5.4 The acceleration level s乜'ucture-borne noise in one-third octave bands 频率(HZ) dB 63 62.85 800 77.64 80 62.87 1000 94.85 100 64.14 1250 76.07 125 64.17 1600 85.59 160 65.97 2000 97.28 200 67.30 2500 112.9 250 68.40 3150 110.9 315 69.79 4000 130.9 400 70.8l 5000 124.9 500 72.02 6300 93.04 630 79.58 8000 91.69 频率(HZ) dB 5同轴双输出行星齿轮减速器固有特性与动态响应阐明 5.3本章小结 (1)从布局模态阐明理论出发,then tl∞=吼*cos(1.5*ny(k)) *else tl∞=o *endif *enddo sffun,实现了参数化有限元阐明的全历程【7一, 4.2.1行星架优化设计 应用ANSYS软件对行星架进行优化设计时,。
答允 论文被查阅和借阅, 21迭代: 迭代公式为, 凡是,53,48,来考虑各个 零件的制造安装误差和变形对行星轮间载荷漫衍不均匀的影响,对 行星齿轮传动的承载能力、可靠性、效率、圆周速度、体积和重量等技能和经济 指标提出了愈来愈高的要求【31,optimization design。
, 本文应用ANsYs有限元阐明软件中的优化设计模块对同轴双输出行星齿轮减速 器进行优化设计,再在各对轮齿啮入 点对应时刻加上攻击鼓励的均方根值,6(m/s2),Q:的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵; 石(f),2000年。
从布局的形状优化角度。
只有建设了参数化的阐明流程才气对个中 的设计参数执行优化改造, ②用弹性接触有限元法计较外啮合和内啮合齿轮副的齿面接触应力和齿根 弯曲应力,公道选择方案,以实现内外输出轴间的 径向支承,关闭功率流可以通过齿数分派原则控制在最小限度041,岩(f),按照力矩平衡条件当该机构速度 进行调理时满足如下方程: MI+Ml+MH=0 (2.21) #手蟹手绔=0 联立式(2.11)一(2.13), 由于同轴双输出行星齿轮减速器需要满足外廓尺寸、重量、传动效率、自平 衡等使用要求以及振动、噪声等动态机能指标,另一部门作为定轴轮系的输入功率又流 回A轴,优化设计,优化结束循环,大概编写常常重 复使用的成果小措施。
它是一种积分法,尤其当“主自由度”数目及位置选择恰其时尤为明显,T.Imajo.Non-linear dynamic l'l=s|clonBe ofa modeling and expedmantal comparisons[J].Journal ofSound and Vibration,罗宁等对一种用流体作为均载介质的全关闭液压联动多行星轮均 载机构作了阐明,内齿圈(齿轮3)和行星架H为输出构件,2‘+h] 巳岫=‰丢[等筹叱] (3.7) @鼬 式中:岛,开发了三维攻击/动力接触有限元阐明措施,许焕军.热胀联接中的过盈量计较实例阐明叨.机器工程师, 求解式(5.3),zH别离为方针函数、设计变量第.。
sin(瓜/(疋)+伊) 式中:P(f)——轮齿的齿形误差和基节误差; (5.16) eo、e——轮齿误差的幅值和常值,回收有限元法精确模拟齿轮的刚度鼓励和啮合攻击鼓励,它在界限条件设置中要 插手“活动自由度”,我们就可以用通例的要领求解,李百宁,沈荣滋,强度足够,将问题简化到这组自由度 上,由设计变量形成,在时间域上把响应的时 间过程离散为各时间步长的开始端和结束端的值,) ttl k=l (4.3) 式中:酪一设计变量的组数; |jl耻)——由有限元算出的第K组设计变量对应的日值; 日(”——由近似算法得出的第K组设计变量对应的日值; 形仕)——第足组设计变量的权,最低阶固 有频率为368.36Hz,2002年,.Singh.Non-I/nearDynamicofa SpurGearPajrtJ].JournalofSoundand Vibration,在数学上用多自由度的非齐次常微分方程 来暗示,具有体 积小、重量轻等长处,1986 呻叫 邵晓荣.齿轮制造及安装误差对行星齿轮均载系数的影响叨.东北重型机器学院学 报,各行星轮在圆周上应均匀 漫衍或对称漫衍, ②在ANSYS数据库里成立与阐明文件中变量相对应的参数,啮合历程中同时参加啮合 的轮齿对数随时间作周期变革,…,36(6):79.'-81 [57】Z Tao。
静力阐明包罗线性和非线性阐明。
dif3,执行下面的呼吁 !数组tl的值为零 !结束条件语句 !结束变量k的循环语句 !施加按函数tl(1)变革的载荷 1施加值为0的载荷。
然后再从能量道理出发成立起整体控制方程,倘使零件加工后安装的实际过盈量为 瓯=华=T0.054+0.097=0.076一 ‰=0.036+0.061=O.097mm<0.397mm 联立式(3.7)和式(3.8)计较过盈发生的装配压力 P:——F—————_:——,互不过问干与不然将发生啮入攻击或啮出攻击,但在实际的行星齿轮传动布局中,王延荣.行星轮系动态特性阐明[月.航空动力学报。
王泽林.2K-H型行星齿轮减速器优化设计及其CAD系统明.中国农业 大学学报,凡是用于无阻尼振动系统或具有比例阻尼的振动系统,就是结构一种近似的递推求解格局,假如B<只,www.heyeme.com,表4.4为壳体优化前后的位移、应变、应 力及体积,一 1 亿∽ (2.13) 露2赢 晶 ‘3一右 陀61 (2.16) 重庆大学硕士学位论文 综合式(2.10)、(2.15)、(2.16)计较得: …n彳勰赫簪. ②功率流阐明 P3----AH司礁鬟群 日=一(B+晶) 眨㈣ 由式(2.10)和(2.17)可以知道日?与<0,用AutoCAD软件绘制了范例的同轴双输出行星齿轮减速器 工程图纸, 21 3同轴双输出行星齿轮减速器静力有限元阐明 3同轴双输出行星齿轮减速器静力有限元阐明 3.1静力有限元阐明要领 有限元法的基本是布局离散和分片插值, ③动态鼓励数值模拟 对付该行星减速器的原动机及负载比力平稳,除了ANSYS自己自带的零阶要领和一阶要领两种 优化要领外,而减速器的第二十阶固有频率 4335.58Hz还小于齿轮传动的啮合频率4500Hz,王旭东师兄也给我提供了许多无私的辅佐。
内齿圈与行星架的转速可正可负, ⑧查察设计序列功效和后处理惩罚, 通过引入总等效鼓励误差,行星架部件的径向位移和轴向位移相对较小,常山等按照有限元柔度矩阵法,可以进一步进行优化设计,2003年,因此比力适合 于精确的优化阐明,钱安.关闭3K行星传动中不发生循环功率流的布局阐明册.华东船舶家产学 院学报,由齿轮、轴、轴承、行星架 及壳体等零部件构成,2003年,2002年。
6)均载装置应具有必然的缓冲和减 振机能, response analysis,其巨细为B,徐振忠。
144(3):469-506 [52】GW.Blankenship。
容易维护,and Mechanical Systems,=1567x20%×cos30,15(3).-42,容许最大结合压力为 另一:—1-—(d-2/d)2 式中:%——后机壳的强度极限,2003,总的分为单步法和多步法,给出了直接积分法求解动力接触问题时的修正公式, 表3.2行星架部件有限元阐明功效 Table3.2 TheFEAresultsofplanetcarrierparts 综合位移 径向位移 位移(mm) 切向位移 轴向位移 等效应变 0.2805 O.0016 0.2805 O.0119 0.399 0.244 -0.324 43.893 22.268 -28.527 应变(×10.3) 第一主应变 第三主应变 等效应力 应力(MPa) 第一主应力 第三主应力 图3.7行星架部件有限元模型 Fi93.7 The FE model ofplanet carder parts 重庆大学硕士学位论文 图3.8行星架部件的综合位移 Fi93.8 The displacement vc℃tOl"sum ofplanet carrier parts 图3.9行星架部件的等效应变 Fi93.9 The Von Mises total SU'ailI ofplanet carrier parts 3 同轴双输出行星齿轮减速器静力有限元阐明 图3.10行星架部件的等效应力 Fi93.10 The Von MJses stress ofplanet carrier parts 3.4壳体部件静力有限元阐明 同轴双输出行星齿轮减速器的壳体由前机壳和后机壳构成,将各行星轮轴通过液压管路组成关闭的联动系统。
12(3): 354-357 张志慧,不只可以实现减速器体积小、 重量轻、效率高档综合机能要求,容差0.05mm 1界说设计变量rlg=-50mm到53ram,以模态参数为方针。
用振型矩阵或 正则振型矩阵通过正交性调动,所以齿轮啮合刚度是时 间的函数。
相应地与系数矩阵有关的运算就得从头进行,城市以必然的形式反应在齿距误差 59 重庆大学硕士学位论文 和齿形误差对齿轮振动噪声的影响上,目前只在数控机床长进行了跑合试验,回收有限元法阐明了直齿轮副差异转速、转矩下的动力响 5 重庆大学硕士学位论文 应【删。
一般说来,//泌 ’7寥 A一% 印% The non-uniform load analysis ofplanet carder 对各行星轮所受的切向力进行剖析与合成,验证了差动型同轴双输出行星减速器的活动正确性。
界说了6个设计变量,2005,荷重.,还需要在相应位置施加内啮合发生的径向力;外输出轴右端施加由于外 输出轴螺旋桨旋转发生的轴向推力,Q—91,则齿轮1所受的切向力、径向力、轴向力别离为: 五’29550爿/啊 E=互tga/cosfl 22000r:/盔(2.28、 只=Fttgfl E 式中:口——法面压力角;口——螺旋角,得出了减速器固有频率和固有振型,输入功 率能由几路配合分管、通报,dofx,difl,并设计实 验台对解法的有效性进行了验证【521。
最大切向位移为0.2805mm。
其幅值与载荷及转速无关,最大限度地操作质料。
对付行星齿轮传动装置载荷分派的研究,俾(f)),成立了可靠性 优化设计数学模型,求解线性代数方 程组就可以获得布局的位移场及应力场,fn 一 科L 齿轮1 童^ ,整 个网格模型共计124523个单位, 单对齿啮合区的上界点处是发生最大弯矩的感化点,饶振纲也对均载装置作了进一步的 研究【l】,运用各类优化要领,因此齿轮的设计满足强度要求,为了便于后续动态分 析时施加动载荷, 振型叠加法是通过求解模态方程取得模态响应,n)和如O=l。
小号瓯唼一专 式中: (2.29) f2.30) z,因此研究齿轮啮合过 程中动态鼓励的根基道理,得出的结论可以大大 简化设计事情115】;同年曹焕亚等提出了在设计关闭3K型行星传动时如安在不发生 循环功率流的前提下来确定原始机构及关闭机构类型,and the finite element(FE)analysis,2005年。
设计参数(螺旋角、重合度、齿圈截面),27(增刊):68-69 嘶∞哪 ChienHsingLi。
跟着 近代家产技能的高度成长,取 偏载系数为蚝=1.20。
nCZOS法会给出提示信息。
obj, 3同轴双输出行星齿轮减速器静力有限元阐明 由表3.2及图3.8,杜雪松。
本文对同 轴双输出行星齿轮减速器进行模态阐明以确定减速器整体的固有频率和固有振型 等振动特性,为了确保布局的可靠性,the researchers lay emphasis on the coaxial planetary gear transmission with dual power output nOW due to the unique structural style.The technical requirement and economic according indicator of the the planetary gear transmission are of modern industrial becoming even higher to high development technology.Therefore,0.05 opvar。
并提出了求解要领【30】,但在设计阶段只有精度要求,容差0.05度 1界说设计变量thlS=13mm到16ram,高桥崇,假如弓>只,由此, 考虑到优化精度及计较机的计较能力等因素。
到达均载浮动的效果,7个状态变量,认为迭代收敛。
因此,均载构件应能以较小的自动调解位移量赔偿机构存在的制造误差,Chien-Hsing Li等成立了一个由I.DEAS尺度和ABAQUS 尺度及其它多种软件构成的可以用于前处理惩罚、数值求解器和优化设计的有限元分 析及优化设计批处理惩罚模块, 齿轮的误差和受载弹性变形,容差0.25ram3 1界说应力状态变量stl'8-=0到40MPa 1界说x位移状态变量dofx=0到0.05ram 1界说Y位移状态变量dory=0到0.05mm 1界说Z位移状态变量dofz--=o到0.05mm opvar,且使载荷漫衍不均 匀性系数值最小。
同时还要求在事情历程中发生较小的不服 衡力矩,能较好地赔偿制造和装配误差及元件的变形,下一步将模拟实际事情情况对减速器进行机能查核试验。
再将各阶模态响应加权叠加获得 布局的动力响应,19(5): 63~65 王旭东.船用齿轮箱振动阐明及布局噪声预估【硕士学位论文】.重庆:重庆大学,2002年,体积减小了43%,岩(f),可以选用图2.1(a)的方案,B、晶为输出功 率, (2)用弹性接触有限元法计较了同轴双输出行星齿轮减速器外啮合和内啮合 齿轮副的齿面接触应力和齿根弯曲应力,取p=O,为发 动机的低噪声设计打下了基本嗍,ANSYS措施运用阐明 文件结构循环文件从而进行循环阐明, 因此研究齿轮啮合历程中动态鼓励的根基道理。
目前对该减速器的研发设计仍存 在较大的坚苦,1)。
Liu on 【2】Lin Tengjiao, 凡是,其传动比等 参数就能确定。
50, 由此可见,差异布局型式所通报的功率范畴、外廓尺寸和重量的巨细、效率的 崎岖和答允传动比数值相差很大,dofy…SV opvar,目前,好比,nmax,然后就设计要求对阐明功效进 行评估, 5 同轴双输出行星齿轮减速器固有特性与动态响应阐明 ①齿轮啮合动态鼓励机理 齿轮啮合动态鼓励是齿轮系统发生振动和噪声的根基原因。
市场的竞争越来越猛烈,July 3-6,267:1065-1084 【49】Yuan H.Guam,孙智民等用石川法 计较了关闭行星齿轮振动系统受周期性变革的齿轮啮合刚度【36】;同年刘景军等改 进了梅泽清彦斜齿轮振动模型,是设计变量的函数; z——设计向量。
求解出齿轮箱体外貌的振 动和噪声发射165],09。
同时在轴承与后机壳间装平垫及碟形弹性垫圈,th6,研究了低落齿轮箱噪声的途径[6q,{戈(f))——节点位移、速度、加快度向量: 伊(f))——鼓励力向量。
即 Fp)=△后(f)?P(f)+s(f) 式中:FO)——总鼓励力; △七(f)——啮合刚度的变刚度部门; S(f)——攻击鼓励力,其特征值、特征向量求解精度高,实现指定的活动要求, 表5.1行星减速器的前20阶固有频率 模态阶数 固有频率(Hz) 模态阶数 固有频率(Hz) 模态阶数 固有频率(Hz) 1 368.36 8 1781.22 15 3058.34 2 368.40 9 1781.47 16 3540.63 3 673.14 10 1906.3l 17 3543.30 4 673.48 11 2075.64 18 4115.19 5 1039.23 12 2311.3l 19 4116.13 6 1039.57 13 2311.68 20 4335.58 7 1754.82 14 2560.27 5 同轴双输出行星齿轮减速器固有特性与动态响应阐明 图5.2行星减速器的前10阶固有振型 Fi95.2 The llorl3“module ofplanetary reducer from level l to level 10 55 重庆大学硕士学位论文 图5.2(续)行星减速器的前10阶固有振型 Fi95.2(coadnueA)The normal module ofplanetary reducer from level 1 to level 10 计较功效表白,33,壳体部件的径向位 移和轴向位移相对较小,也更热烈, ①担保两太阳轮和系杆转轴的轴线重合,因只有一 个独立活动输入,跟着近代家产技能的高度成长,A.Kahaman等探讨了直齿轮的非线性动力学行 为,因此 后机壳除了蒙受齿轮啮合发生的径向力、切向力外。
位移约束施加方法为:将壳体阁下两端的四点角接触球轴承和深沟球轴承支 撑处施加径向零位移约束;左端四点角接触球轴承与前机壳共同端面施加轴向零 位移约束;外输出轴与螺旋桨的共同外貌施加切向零位移约束,最大切向位移为0.2483mm,徐张明等操作有限元和间接界限元的 声振耦合方程同时计较布局外貌的振动和相应的辐射声场,应用较为遍及,此举尤其在关闭型 的差动轮系中显得更为重要,操作Solid Edge软件对行星齿轮减速器进行三 维造型设计和虚拟装配,g+∑∑白置_ ,该文件必需包罗整个阐明的历程,APDL是ANSYS批处理惩罚阐明的 重庆大学硕士学位论文 最高技能,仍使各行星轮的载荷漫衍不均匀, A (a) fo) 图2.1关闭型同轴双输出行星齿轮传动方案 Fi92.1 Thedrive schemes ofclosed coaxialplanetarygeartrainwithdualpoweroutput ④传动等到功翠计较 定轴部门传动比计较: 护‰=詈一差 差动部门传动比计较: 壕:旦血:一孕 由图2.1(b)可知:,本文在国 2 1绪论 内外学者研究基本之上。
textile,该法合用于线性、小阻尼布局以及具有比例阻尼等有阻尼振动 微分方程可以解耦的系统,武宝林等基于机器动力学理论和齿轮传动啮入攻击产 朝气理,已成长了多种阐明或求解 动态时间过程响应的要领,通过快速傅里叶调动(FFT)可获得频 域响应。
跟着计 算机及软件技能的成长。
从而调解输出转速、转矩及功率等,计较功效与解析法相近。
王立华 等针对齿轮系统时变啮合刚度和齿侧间隙耦合感化的具体特点,这种要领具有明显的优势。
不只优化设计必不行少,响应阐明。
(2)求解, 图5.5给出了行星齿轮减速器外啮合齿轮副和内啮合齿轮副的轮齿啮入攻击 鼓励曲线,姚俊红.齿轮传动中啮合攻击的理论阐明叨.机器科学与技能,并计较了拟周期门路的Liapunov 指数‘捌。
表5.2 ̄表5.4为同轴双输出行星减速器前端 盖凸台外貌(节点54951)各偏向的加快度级1/3倍频程各频率段的布局噪声值。
容差O.1mm !界说设计变量th4=16mm到20mm,在优化设置部门。
从而淘汰产物设 计历程中的人力耗损,设计向量的荟萃为设计空间R,2000年。
运用参数 识别要领。
呈此刻内 输出轴上,21(1):1 ̄3 ∞阱 瞵 刘晓星。
往往将齿轮的误差剖析为齿距误差和齿形误差两种形式,王菊,因此本文以差动型行星传动方案为主 选方案,除了优化配齿外,两 者功效相近,壳体优化后的位 移、应变和应力如图4.8~图4.10所示,回收太阳轮和行星轮同时浮动的均载机构,设通报到内齿圈3、行星架H上的两分功率别离为只、易,公道地部署破碎机构的构件,个中行星架分别为四面体实体单位,如Msc/NAsTRAN, 图4.7为壳体优化前的综合位移、等效应变及等效应力云图,2000:275-280 陋即 林腾蛟。
以APDL为基本可以开发专用有限元措施,5,S.Narayanan.Bifurcation and Chaos in Cmared Rotor-bearing System by IncrementalharmonicBalanceMethod[J].JournalofSoundandVibration,石川二郎.游星齿车机构‘, 4.1.3参数化有限元阐明技能 APDL(ANSYS Parametric Design Language)是一种类似FORTRAN的解释性语 言,为齿轮传动系统转速公道匹配以避开自振频率提供依据,内齿圈与行星架相对速度也不牢固,齿轮啮合的动态鼓励包罗内部鼓励和外部鼓励,陈立新等对齿轮箱 振动与噪声的预估进行了研究,重庆华渝电气仪表总厂委托项目 (2005.11 ̄2005.12) M 油管圆螺纹螺纹参数变革与应力应变的干系研究,而与外部载荷无关,0.25 1界说方针函数为总体积tvol,0.05 opvar, 论文课题来源于厂校相助项目,若综合考虑齿轮的刚度鼓励和误差鼓励引起的鼓励力及齿轮啮合攻击引 5同轴双输出行星齿轮减速器固有特性与动态响应阐明 起的鼓励力,战晓红.行星齿轮减速器的设计们.煤矿机器,由各组功效得出 总的加权最:j、--乘误差为: l ‘ E2=∑霹=∑矿‘”(_jl‘“一日‘”)2=S(ao, ③进入OPT, 1996,并进行了活动学计较和功率流阐明;应用Solid Edge软件对两种传 动方案进行了布局设计和实体建模,将导致轮系中发生一部门不能输出而 只能在轮系内部流动的功率流(称内功率流或关闭功率流),J.S.Chert等用解析法和有限元法阐明了啮合轮齿的齿面变形 及齿面载荷漫衍【311:同年李剑锋等用有限元要领计较了考虑多齿对啮合、刚度差 异以及界限效应时斜齿轮轮齿瞬时啮合刚度曲纠”,每积分一次,由 此预估了法向粒子速度漫衍【63】, 以体积最小进行布局优化设计,ABAQUS, csys,是研究齿轮传动系统振 动和噪声的首要问题。
逐步向前计较可获得给定的时间区间的全部解,行星架和壳体体积 显著减小,若用齿轮联轴器支承输入构件, 因此, 用ANSYS软件进行优化设计时,可以回收影印、缩印或扫描等复制手段 生存、汇编学位论文。
并给出 了不发生关闭功率流的判断要领【l射, 饶振纲在文献[1】中对选用均载装置提出了几点要求:1)均载装置在布局上应 构成静定系统,运算快捷,并简朴清晰地列出了不产 生循环功率流的关闭3K型传动布局类型的条俐161,0.1 opvar,S.M.V日ayakar,林老师严谨细致的治学态度、执着的求索精神和注重实 效的事情态度将使我终生受益匪浅。
经过计较得出轴承寿命远远大于该减速器所要求的事情时间,并用齿轮联轴 器支承输入构件。
饶振纲综合海内外的相关研究,各行星轮的受载不均匀对行星轮系传动机能的影响 很大,能从浩瀚的设计方案 中寻找到尽可能完善的或最为适宜的设计要领,th3,计较获得 q曲=0.030ram;e2m=0.016mm 因此回收热胀联接所需的最小过盈量为 氏h=q曲+吃ntn=O.030+O.016=o.046mm ②计较最大容许过盈量 担保后机壳不发生脆性粉碎和内齿圈不发生塑性粉碎,则吼,对付如图2.3 所示的差动型行星齿轮传动方案。
淘汰能量损失,——共同面长度; Ⅳ——共同面摩擦系数,以…L)7 若无外力感化,tvol。
综上所述,当不行行解已持续呈现几多次就认为优化历程发散,假设齿轮从齿根到齿顶 的误差为半正弦漫衍,dofz…SV 0.05 0.05 0.05 40 4同轴双输出行星齿轮减速器优化设计 opvar。
=;r f——时间; e 0 正——齿轮的啮合周期,齿轮系统的其它因素对齿轮啮合和齿轮系统发生的动态鼓励, 图5.10给出了同轴双输出行星减速器前端盖凸台外貌(节点54951)横向(z向) 的加快度级1/3倍频程布局噪声直方图,I) (4.1) 、 7 重庆大学硕士学位论文 式中:F(x)——方针函数,然后进行优化阐明,与其它特 征值问题求解要领~样,切向位移较大,关于齿轮动态鼓励及施加方法,具有遍及的应 用前景。
6l 重庆大学硕士学位论文 时间t/ms 时间t/ms (a)外啮合(b)内啮合 Co)Internal meshing (a)External meshing 图5.3单对轮齿啮合刚度曲线 Fi95.3 The meshing stiffness CUI'V∞ofeach tooth pair 21齿轮误差解析计较要领 在振动阐明中,为了防备优化历程在某些问题中不收敛。
对付振动噪声的预估研究,差动型同轴双输出行星传动方案不只能满足设 计要求。
校核行星齿轮传动的各啮合齿轮副的齿 面接触应力和齿根弯曲应力,为使各根基构件所受径向力平衡,模型中考虑了齿侧间隙、 时变啮合刚度和转动轴承径向间隙,18,充实发挥了行星传动的优越性【12l,1996年。
由于ANSYS软件不能直接通过 载荷呼吁施加余弦漫衍载荷,或当齿 轮误差越大时,误差激 励和啮合攻击鼓励三种形式,1996年。
海外很多学者从差异的角度,1996(88):501-508 spur gear pa缸 【46】1L G Parker,1999,自动化水平较高,使各行星轮 载荷均匀漫衍,图5.7~图5.9别离给出了同轴双输出行星齿轮减速器前端盖凸台外貌(节 点54951)横向(z向)振动的时域和频域响应曲线。
node。
在强度、刚度满足 要求的前提下,必需进一步计较各零部件的强度及安详系数,方针函数与 状态变量均可回收如下形式的拟合曲面方程: H=‰+∑q‘+yb。
若行星轴孔的半径R,因此在对壳体部 件进行有限元阐明时,但是当内齿圈的转 向确定后,秦大同,——轴承的转速; Z——输出轴的转矩; ne——输出轴的转速; k——彳亍星机构的轴承数目, 学位论文作者繇扬石乡研签字日期.砷%聊日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 重庞太堂 重庞太堂 有关保存、使用学位论文的 划定, (2.34) 19 重庆大学硕士学位论文 2.2.4同轴双输出行星齿轮减速器道理样机 布局设计完成后。
没有一种方 法是普遍合用的,h=,安子军.关闭活齿传动的功率流阐明们.机器。
5)均 载装置自己的摩擦损失应尽量小,lS5(5):742-765 [53】A.Raghothama, 保密( 本学位论文属于 )。
有利于载荷的均匀分派【9】。
别离回收自由网格分别和映射网格分别的要领对行星架部件进行有限元网格 分别,{x),而结合各行业种种机器的需求成长,回收优化设计要领能有效提高设 计效率和设计质量,增加了 电机和减速器各自的维护难度, ADINA等等【721,即构件B无外载荷,优化功效表 明,图2.7为减速器 在数控机床上的试验图,得出 减速器具有足够的强度和刚度,19656个节点,[Cl, ②齿轮啮合动力学方程 把齿轮传动简化成振动系统,到达了均载的目的,且使慨11=1,Z。
扛(1, ⑤计较了包罗刚度鼓励、误差鼓励和攻击鼓励的齿轮传动系统内部动态激 励。
1989。
lII+M3码=—M,, 三个行星轮通过行星轴均匀安装在行星架上,有助于 实时修改设计, 关闭型的差动轮系由于能使输入功率分路传动(即所谓的功率分流)。
完成差动型同轴双输出行星 减速器各零部件的三维设计, 图5.1行星减速器有限元模态阐明模型 Fi95.1 The finite element model ofmode analysis ofplanetary redder ②行星减速器有限元模态阐明功效 回收I-DEAS软件模态阐明模块中的Lanczos法对同轴双输出行星齿轮减速器 进行有限元模态阐明,通过编写APDL命 令流语句对其进行全参数化建模以及约束和载荷界限条件设置,因此齿轮系统振动和噪声问题近百 年来一直受到人们的遍及存眷,用Solid Edge软件成立定轴关闭同轴双输出行星齿轮减速器各零 部件的三维实体模型,丘大谋.一种求解直齿圆柱齿轮啮合刚度的要领叨.西安修建科技大学学报。
为齿轮强度试验中齿轮负载变革的量化阐明提供了基本【13】;同年张志 慧等通过对关闭活齿传动的功率阐明得出大传动比的关闭活齿传动中功率损失随 着传动比增大而增大,而 同轴双输出行星齿轮减速器也因具有奇特的布局型式而成为研究重点之一。
使齿轮啮合产生了较强烈的攻击,对行星架阁下两端与轴承相联的中心 位置、行星架三个行星轴孔的载荷面及内输出轴与螺旋桨的共同面进行面切割,Du Xucsong,sv,0.06 opvar,将各行星轮的切向力转化到行星架上。
个中。
2003年。
用普通定 轴传动方案尽管可以担保传动比和效率要求,前机 壳与后机壳通过螺栓联接并与外输出轴相联形成一个输出部件,即nsel(k)=l,谨向两位恩师 暗示最崇高的敬意和最衷心的感激。
0.05 optype,14(2):154-q59 陋砸q乃 徐张明,优化 问题即为求方针函数的极值; &(x),它可以处理惩罚时变、非线性系统,则一对齿轮的非线性动力学方程可表达为 。
其巨细为只, 本章回收接触有限元法对外啮合和内啮合齿轮副进行强度阐明,一部门流向输出轴B,布局紧凑,(f)) 式中:【嗍。
15(3):363-367 №即 李润方,在产物成长上,可见齿轮啮合 动态鼓励对布局噪声影响很大, 影响齿轮振动噪声的各类因素中,据不完全统计,4个状态变量, 其特点是对彼此耦合的系统活动微分方程进行逐步积分,2003,2000,对减速器前端盖凸台外貌若干节点的计较功效表白,node,在前面章节已经计较了各齿轮 的径向力、切向力及偏载, (4)操作I-DEAS软件成立同轴双输出行星齿轮减速器动力有限元模型, 对每个单位给出满足持续条件的假定位移模式。
(2): 89 ̄94 p5】LiRunfang,——内齿圈的最小直径变革量; d.——后机壳共同面处的最大外径; 矗——内齿圈的齿根圆直径; E——后机壳的弹性模量; E——内齿圈的弹性模量; ¨——后机壳的泊松比; ¨——内齿圈的泊松比,即得由单齿 刚度和误差引起的动态鼓励力,MARC,为了担保径向尺寸在限制范畴内。
图3.1给出了外啮合和内啮合齿 轮在主动轮上界点啮合位置的有限元阐明模型,因而具有布局紧凑、 体积小、重量轻、承载能力高及效率高档长处,为使各根基构件所受径向力平衡,对 差动型同轴双输出行星齿轮减速器的受力阐明、强度校核及传动效率计较表白,2003,17(2): 7~12 曹焕亚,固然太阳轮偏心 误差和装配误差对载荷分派的影响不会太大,可以通过公道的配齿。
别的在Solid Edge软件中还可以 对零部件进行虚拟装配,因此对传动机能影响不 大,1993,在自身措施中也是一个不绝迭代的历程,在这些因素中质量不服衡发生的惯性力和离心力将引起齿轮系统的 转子耦合型问题,为使相邻两个行星轮不相互碰撞,伊(f))——布局的加快度、速度、位移和激振力向量,功率流阐明 也获得了海内外专家的配合存眷。
给出了 发生各类分叉和混沌响应的参数区域t50,在某种水平 上,编写了集参数化建模、施加函数载荷与自动求解以及参 数化后处理惩罚功效的显示等呼吁流语句,图3.6给出了径向载荷的余弦漫衍图,林腾蛟。
从而对各布局尺寸参数进行公道的修改,提出可行的传动道理和设计 方案,array,并满足布局轻量化的方针,28(2):134--137 ∽ 瞵 常山,其事情机能较差, ③应用ANSYS软件的APDL呼吁流语句编写了集参数化造型、网格分别、 界限条件处理惩罚、优化阐明于一体的自动建模和阐明措施,是设计中需优选的设计参数, 转速为%。
内齿圈与行星架的转向既 可能同向,0.5,综合考虑壳体各尺寸的优化潜能,模态参数包罗模态频率、模态 矢量(振型)、模态质量、模态刚度、模态阻尼等,,使我的学习和事情得以顺利的完成,白,可以将原方程组转化为2n个一阶微分方程所构成 的方程组。
q:,论文 中不包括其他人已经颁发或撰写过的研究成就,I≤f大概I■一以l≤f。
以及内啮合的公道运用,获得了位移场、应力场和变形。
等寺2惫 泣z2,壳体内部支撑行星 架部件处还蒙受由于行星轮偏载发生的径向载荷,使布局各部门的应力值到达均衡, 重庆大学 硕士学位论文 同轴双输出行星齿轮减速器研发设计及阐明 姓名:蒋仁科 申请学位级别:硕士 专业:机器设计及理论 指导教师:林腾蛟 20070208 中文摘要 摘 要 行星齿轮减速器因具有体积小、重量轻、传动比大、承载能力高档长处而广 泛应用于机器、电子、纺织、冶金、采矿、汽车、航空、航天及船舶等规模,——齿轮1的齿数; z。
黄茂林等通过 阐明差动轮系三个根基构件上的功率分派环境推导出功率流的计较公式,1996年,【囹——系统质量、阻尼、刚度阵; (5.7) ⅨO)),,它最大的长处是对证量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵等没有出格要求。
14 opvar,另外一部门通报给内齿圈3, 3)啮合攻击鼓励 在齿轮啮合历程中,一Z,把一个具有无限多个自由度的布局离散为有限自由度的系统,:鱼竺生塑生型,引起了啮入攻击:而在一对轮齿 完成啮合历程退出啮适时, 不保密(\刀,使减速器具有较高的事情机能和事情效率,应用APDL呼吁流 语句编写了集参数化造型、网格分别、界限条件处理惩罚、优化阐明于一体的自动建 模和阐明计较措施,将壳体与外输出轴作为一个整体成立有限元阐明模型,,所以运算量 很大,在参数化的阐明历程中可以简朴地修改个中的参数到达重复阐明各类 尺寸、差异载荷巨细的多种设计方案大概序列性产物,即指定哪些参数是设计变量,传动效率满足设计要求,在用户感兴趣的频率范畴内,BoundaryElementMethodsinAcoustics[M]。
界限条件可以施加在几许体的边、外貌、极点、 中心点、参考点以及边和面的位置点等等,施加约束和载荷后的行星架部件有限元阐明模 型如图3.7所示,R.GParker等计较了齿轮啮合历程包罗轮齿刚度鼓励、误差 鼓励的轮齿动态鼓励,=0时,将行星 架与内输出轴联为一体进行阐明,功效可靠,Chongqing,造成齿与齿之间碰撞和攻击,不 仅要求具有普通行星齿轮传动的特点,齿轮的非线性振动方程被转化成了线性振动方程,齿轮轮齿啮合的重合度大多不是整数, 表2.3轴的强度计较功效 Table2.3 The re∞l协ofs仃ength calculation for shafts 校核系数 扭转切应力fT(MPa) 疲劳安详系数ST 齿轮轴 13.795 11.426 内轴 46.723 外轴 35.290 3.620 4.879 3)传动效率计较 在机构活动阐明中我们已经知道,在载荷系数△B、“稳定的条件下,——齿轮2的齿数; Z,径向载荷乓按 余弦纪律感化于行星轴与轴孔接触处阁下60,nmin,王爱传.行星齿轮减速器优化设计田.机器,将 SolidEdge软件成立的壳体部件实体模型导入ANSYS软件,237(3): 435-455 【47】林腾蛟。
邵晓荣在1994年提 出了一种确定均载系数的简化实用的方澍11】,可以按照差异的输出要求调解内 外输出轴的载荷系数,,表3.3为柱坐标系下的有限元阐明功效。
上述两种攻击中,在行星齿轮传动中,=12.512MPa;忍一=34.575MPa 32 3 同轴双输出行星齿轮减速器静力有限元阐明 比力日, 而要对布局庞大、形状犯科则的零件进行优化改造, 可以满足技能要求所划定的传动比要求。
用数值要领模拟齿轮 传动内部动态鼓励,曲继方,-615 李连进,40 opvar。
研究了直齿轮啮合中的间隙非线性动态特性 及由通报误差引起的内部鼓励的影响。
只考虑齿轮啮适时的内部鼓励,布局的模态是由布局自己的 特性和质料的特性所决定的。
但此方案的减速器径向尺 寸比力大,秦伟.机器道理嗍.北京:机器家产出书社,the solid and assembly models and planetary reducer are prove that the both completed.The kinematical drive calculation power flow analysis schemes don’t have closed power flow in check and transmission.The results of load analysis,4)均载装 置应制造容易,Du Xucsong.Kinematical design and power flow analysis ofplanetary gear U:ansmission with dual power output.In:Proceedings ofthe Intemal Confexence oll Mechanical Transmissions,操作I.DEAS软件的模态分 析模块,2006 陈尚.螺旋桨设计中的负荷阐明叨.广东造船,西南石油大学委托项目 (2006.3-2006.6) 专用齿轮传动装置布局阐明及优化设计, 2003,敦促了振动噪声问题数值研究 商品化软件的开剔621,应用三维接触有限元法求得齿轮啮合动态激 励, (请只在上述一个括号内打“4”) 学位论文储虢稿厶嘶 签字日期,为了较好地进行拟 合,齿根弯曲应力值最大相差约20%,1991 陋习 HamoHoujohet al,操作通报矩阵法和有限元法成立了齿轮传动系 统扭转振动动力学模型和齿轮箱系统的有限元模型,以机构体积最小为方针进行优化设 计。
即该道理方案消除了活动不确定性,王旭东对船用齿轮箱进行了振动阐明并对布局噪声进行了预估tc,结合ANSYS软 件中自带的ADPL语言, 咒——轴承的摩擦力矩, 由于本文研发设计的同轴双输出行星齿轮减速器是以电机为原动机且负载比 较平稳,内输出轴分别为六面体实体单位,可按太阳轮1齿根弯曲强度的初算公式来确定最小模数,凡是,同年,偏载只对行星轮所受的切向力有影响,以利于在初始设 计阶段控制零件的布局尺寸,使减速器能够实现差动同轴双输出,即齿轮刚度鼓励、误差鼓励和啮合冲 击鼓励,内部鼓励是齿轮传动与一 般机器的差异之处,状态方程的解就是原系统的时域响应, 当B>0时。
2004 陈金成, 时间t/ms (a)外啮合 (a)External meshing 图5.4齿轮误差曲线 Fi95.4 The elYor 时间t/ms ∞内啮合 (b)Internal meshing curves oftooth pair 8000 8000 吞6000 虐 簌4000 斗甘 琶㈣ 督 餐4000 斗甘 是2000 0 O 2 4 6 8 Io 12 14 足2000 o o 2 4 6 8 lO 12 1. 时间t/us (a)外啮合 (a)External meshing 图5.5啮入攻击引起的动载荷曲线 Fi95.5 时间t/us ㈣内啮合 Co)Internal meshing The cIⅡv∞ofdynamic load created by the impact ofmeshing pairs 钔内部动态鼓励的合成 由式(5.13)可知。
跟着近年来新型行星传动的不绝涌现,当应力值到达质料的强度极限(或屈服极限)时,即相当于系统的固有频率和固有振型矢量,如常加快度法(中心差分法)、Houblot法、平 均加快度法、线性加快度法、Newmark-口法、Hiber口修处死、wilson-0法、Hilber 配置法等,将各对齿轮的动态鼓励施加在轮齿啮合线上, 图3.1啮合齿轮有限元模型 Fi93.1 The FE model ofmeshing gears 3同轴双输出行星齿轮减速器静力有限元阐明 3.2.2啮合齿轮副应力计较功效 表3.1给出了有限元阐明所得的外啮合和内啮合齿轮副的齿面接触应力和齿 根弯曲应力,瞄准双曲面齿轮传动的初速冲 击、突加载荷攻击以及啮入攻击载荷进行了数值仿真。
而误差鼓励是一种 位移鼓励,nmax *if,在设计阶段实现减速器 布局噪声的预估。
9,Q¨,徐向荣.关闭齿轮试验机系统功率阐明川.华东冶金学院学报。
综上所述,以满足某装置的改造要求,——静态载荷,哪些参数是状态变量。
李润方等操作机器振动理论和动力阐明有 限元法,直到所有的设计要求都满足为止,线性静力阐明一般求解步调为:前处理惩罚(网格分别、施加载 荷和界限条件);求解;后处理惩罚(功效评价和阐明),才气进行优化阐明,基于有限元的动力阐明 要领获得遍及应用,0 3.3.2行星架部件静力有限元阐明模型 在成立由行星架和内输出轴构成的行星架部件静力有限元阐明模型时,各分路通报的功率比只有一路通报时小,优化设计已成为现代机器设计理论和要领中的一个重要规模,dv。
朱才朝等研究了内齿行星齿轮传动系统参数动态优化问题。
世界上已有50多 个渐开线行星齿轮传动系列设计,容差0.1mm !使用0阶近似优化设计要领 图4.1行星架布局示意图 Fi94.1 The diagrammatic sketh ofplanet carrier stlaleture 经过12步迭代循环,获得总传动效率为:编(3H)=96.8%。
对线性时稳定系统的求解比力有效,它是由于同时啮合对数的变革、轮齿的受载变形、齿轮误差 等引起了啮合历程中的轮齿动态啮协力发生的。
’a血mdeg !提取节点的最小编号存入变量nmin !声明在三角函数式呈现的数字单元是度 重庆大学硕士学位论文 *dim,正常运行工况下减 速器不会呈现固有频率与传动轴转频或齿轮啮合频率合拍的现象,-l l-l (4.2) I=I』q 式中:五——设计变量,) (3.10) 丑,但壳体的最大应力38.15MPa仍 远小于质料的屈服应力。
则 轮齿的啮合刚度为 岛=只/(&+毛) n (5.14) (5.15) k=∑岛 l;I 式中:耄——单对齿啮合刚度; E——啮合齿对接触力; 6∥——主动轮的轮齿变形; 6,优化设计结 果切合方针要求【25】;同年李占权等应用数学筹划理论进行电牵引采煤机破碎机构 行星齿轮传动设计,它是瞬态动力学阐明的根基, 将上述参数代入式(3.7)和式(3.8),喝邵∥ %-, 图2.7同轴双输出行星齿轮减速器试验图 Fi92.7 The testing picture ofcoaxial planetary gear reducer with dual output 2同轴双输出行星减速器活动学阐明及布局设计 2.3本章小结 按照同轴双输出行星齿轮减速器的活动要求拟定了关闭型和差动型两种行星 齿轮传动方案,对同轴双输出行 星齿轮减速器的设计以重量最轻、体积最小为方针进行优化设计,结合图2.5行星 减速器的受力简图,如布局、热、电磁等, 3.4.1壳体受力阐明 壳体内部通过两个轴承支承行星架部件,韩西,在输出功率不 变的条件下,其值为130.9dB, 对付行星齿轮传动装置均载机构的研究。
2000,必将时时鼓励我在此后的人生门路上奋进拼 搏,有须要进 一步进行优化设计,确定各类参数,对付每一个时间步长均可按线 性系统来计较其响应,减 重庆大学硕士学位论文 少质料的使用量,行星架和壳体体积别离减小了43%和26%,对付 行星传动,跟着计较机软、硬件技能的成长,计较了斜齿轮运转历程啮合刚度的变革曲线【35】,常用载荷漫衍不均匀系数K。
它是一种动力耦合型问题,整个网格模型共计 49520个单位,同时用鼓形齿联轴器联接电机轴和减速器输 入轴,然后将模态扩展到其他的自由度上,33(6):20-22 [48】LVedmar,论文事情期间,2000,以担保较高的传动效率,同时也为减速器的 动态响应阐明和动态优化设计打下基本, 15 重庆大学硕士学位论文 ②布局设计 在设计差动型同轴双输出行星齿轮减速器布局时, 首先计较外啮合和内内啮合的啮合损失系数: 小差巩哇毫。
效率要高。
成立了齿轮系统 非线性模型,那么Lanczos算法 的前,——齿轮重合度; p——相位角,在电机输出参数稳定的环境下只要各齿轮齿数确定, 唐进元等对变形和误差引起的线外啮合进行了研究与阐明。
每个设 计向量即为~个设计方案,15(1):37-39 嘲 日高照晃.行星齿轮装置均载机构中各类误差和载荷分派的干系[M】.日本机器学 会论文集(C篇)52卷480号。
并比力了优化前后的位移、应变和应力功效,2005,“=4qj-ajqj-13jq。
bome noise in one-third octave bands 频率(HZ) dB 63 48.20 800 79.35 80 48.33 1000 95.88 100 49.76 1250 66.88 125 50.02 1600 76.56 160 52.17 2000 96.88 200 54.10 2500 103.5 250 56.13 3150 95.8l 315 58.83 4000 1lO.9 400 63.81 5000 102.6 500 69.18 6300 59.80 630 96 36 8000 52.83 频率(HZ) dB 表5.3 行星减速器节点54951的Y向加快度级1/3倍频程布局噪声 The T曲Ie 5.3 acceleration level structure-borne noise in one-third octave bands 频率(HZ) dB 63 52.07 800 74.99 80 52.09 1000 92.17 100 53.36 1250 60.22 125 53.40 1600 74.49 160 55.21 2000 88.98 200 56.57 2500 100.4 250 57.73 3150 107.1 315 59,——后机壳的最小直径变革量; e2,thl0, 重庆大学硕士学位论文 1.2行星减速器布局设计的海内外研究现状 1.2.1行星减速器均载阐明与功率流阐明 行星传动装置公道操作了“功率分流”及内啮合传动。
2……n),相关 研究成就为齿轮动载系数计较、振动噪声预估与防治、状态检测与妨碍诊断、载 荷识别与动态设计等方面的工程应用提供了重要的理论基本。
不管行星轮轮系是否存在偏载现象,图3.8-3.10别离给出了行 星架部件的综合位移、等效应变和等效应力云图,(a)方案为最普通的定轴关闭行星齿轮传动方 案, ③Lanczos模态求解要领 Lanczos要领是近年来新鼓起的一种模态求解要领, 该方程的右边项即为振动的鼓励力,因此可以获得功率方程: MHh+鸩传=-9550eI 按照式(2.8)获得扭矩载荷: (2.23) 』瓦=竹3)_。
1990,齿轮副单双齿瓜代啮合,不只优化设 计必不行少,状态变量函数的显函数表达式,容差O.05ram !使用0阶优化设计要领 1最大优化设计20循环 opvar,△e∞∽ 按照差动轮系受力阐明有: I晶=f(n,线性静力阐明是计较布局在牢固稳定的载 荷感化下的效应,并进行静力有限元阐明、优化设计及动态 响应阐明,外输出轴通过轴承支撑在机架上,2003年,极大地提高阐明效率。
。
将尸蜥式 (3.7)和式(3.8)计较得 巳m=0.261ram;乞Ⅲ=O.136ram 因此回收热胀联接所需的最大过盈量为 占一=吃一十e2,双输出转化为定轴 关闭单输出行星传动,本文提出如下设计 方案: (1)行星架、内齿轮周向均无约束。
刘晓星等阐明了影响行星齿轮减速器强度计较的各类恍惚因素,这两种攻击鼓励统称为啮合攻击 鼓励,lH和n,上述迭代在没有截断误差的环境下进行下去,在设计时必需对功率在 轮系中的分流环境进行阐明,成为状态方程,它通过选择一组“主自由度”,strength shafts have efficiency calculation indicate that the gears and output efficiency satisfies to enough strength and the transmission the design tests demands of the differential planetary reducer.Meantime。
EL.Litvi】n.A.A.Shabana.Computerized SimulationofMeshingandContactof LoadⅨl Gear Drivesp].Proc.Inter Gearing’94,lO(4):439-444 陋陋q习 Chert Lixin jiaag Xiaoyu.Pratictioa ofVibrafion andNoise ofGearboxp].Chille4se Journal ofMechanical Engineering,L.Demkowicz.D”埘血c com∞们mpact proM锄s, 内啮合齿轮副的重合度为1.95,——行星轮齿数; 乙——内齿圈齿数; 置——行星轮个数; 虻——齿顶高系数,shock and nobe ofgear system.h:Proceedings ofthe InternalConferenceonMechanicalTransmissions,,pres.tl(1) sf,张娟等.ANSYS高级工程应用实例阐明与二次开发[h叼.北京:电子 家产出书社,确定动态鼓励的类型和性质, (3)直接积分法, 为了进行曲面拟合。
图3.2和图 3.3别离为外啮合和内啮合齿轮副在主动轮上界点位置啮适时的第一主应力和第三 主应力云图,dv,得出如下结论: (1)按照设计要求拟定了关闭型和差动型两种同轴双输出行星齿轮传动方 案,(‰)=-Ann;鼍赫矛 三一塞8耋3(Z,,好比单步运行法、随机搜索法、 等步长搜索法、乘子计较法、最优梯度法等。
LARuSTRAN,研究了斜齿轮系统耦合振动的动力 6 1绪论 学建模问题,尽管假定了偏载系数,Q0=5P/6R-t !不然。
可获得前机壳、后机 壳及外输出轴的位移场、应力场及变形,界限条件可以施加在模型的几许实体或有限元实体上,同时对其动态 机能的预估也被提到十分重要的职位上来,表中接触应力为节点啮合位置的计较功效,研究鼓励、 系统、响应三者的干系,次迭代和第.,high transmission all ratio and great bearing capacity.Meantime,Yuan H.Guana等对齿轮传动系统的通报误差鼓励进行了模拟【491,因此,但行星齿轮偏心误差以及齿轮与轴 的装配误差对载荷分派的影响却较大,王剑彬应用可靠性设计理论和最优化设计技能,布局静力阐明一方面是使布局蒙受静力感化 时, 以期到达最佳设计方针,优化设计历程已可由计较机软件自动执行阐明及控制设 计参数, 彭程.二级行星齿轮减速器(2乙蜀类传动比的优化分派[J】.机床与液压,sita,行星减速器在运转历程中,到达最优化设计的方针。
容差0.05mm 1界说设计变量r20=12mm到18mm,按照所假定的位移、速度、加快度的变革形式进行逐步积 分求解,13(2): 重庆大学硕士学位论文 65—7l 王剑彬.2K-H行星齿轮减速器的可靠性优化设计m.机器传动,只需计较扭切应力和扭转疲 劳安详系数,lII 吖H,按照文献【19】给出的行星齿轮传动设计要领,李润方等.内齿行星传动参数动态优化田.重庆大学学报,各齿轮和输出轴的 强度足够,验证了Rayleigh积分法作噪声预估的正确性【醯】,刚度鼓励就是指齿轮啮 合历程中啮合综合刚度的时变性引起的动态鼓励,将各零部件及装配体在 Solid Edge工程图模块中作二维投影。
用粘接呼吁将行星架和内输出轴联为一体,外输出轴蒙受扭矩 的区域应力也较大,主、从动轮的基节必需相等,I-DEAS,内输出 轴旋转发生的轴向推力通过行星架部件通报给前机壳, 成立了同轴双输出行星齿轮减速器的有限元动力阐明模型;应用I—DEAS响应阐明 模块计较了齿轮内部动态鼓励感化下行星齿轮减速器的位移、速度、加快度振动 响应及布局噪声,林元华.缺牙油管接头接触特性及应力应变阐明.机 械设计与研究,1994:161-166 李剑锋,26,产物通过优化设计可以实现:(1)淘汰零件制造时所需质料。
其 优化准则为: 假设乃,此时齿根弯曲应力最大;而 齿轮副接触应力最大位置在节点附件,l,对非线性或时变系统,0.1 opvar,finite element method IV 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究事情及取 得的研究成就, 轮系中各齿轮和输出轴均具有足够的强度, (4)操作I-DEAS软件的模态阐明模块, 并未向外输出,一1次迭代 4同轴双输出行星齿轮减速器优化设计 的功效。
ll —M3:生 MH 1-/i: M3=△B?吩?I玛l (2.26) Mn=△H?栉H?hI 旅=—乙/z,即 刚度鼓励在性质上是一种参数鼓励, 由此可见,38,后机壳与内齿圈通过过盈联接通报扭矩,非线性阐明涉及塑性、应力变革、大变 形、大应变、超弹性、接触和蠕变。
2000年,零部件较少,开创了界限元法在声学应用的新纪元,并预估其布局噪声,——由起始条件决定的常数,道理样机的开端试验验证了活动的正确性, 成立了多自由度系统的动力学模型, 因此本文的研究事情具有较高的学术意义和工程实用代价,strs…sv 40 opvar,陶泽光.齿轮箱振动和噪声尝试研究.机器设计与研究,1994年。
可以用传统解析公式进行强度校核和安详系 数的计较,在不计摩擦的条件下,561;同年Z.Tao等用有限元法和误差近似等 效要领模拟了齿轮啮适时的三种鼓励, 致 谢 致 谢 在我即将完成三年硕士学习之际,林腾蛟等.齿轮系统时变刚度和间隙非线性振动特性研究[J].中国机 械工程, 使其能从前一步或前几步的解预测出下一步的解,ZsZ7/95-Z5032426)3 晶=一!杂=即?两面骊 堕:互:一百1 亿,按 照递推格局是否是关于下一步的值的方程,得 到了前20阶固有频率及对应的固有振型,李连进等回收近场丈量要领和外貌振动 加快度丈量要领,33旧:20--22 庐明 王立华,故用四根等刚度弹簧 53 重庆大学硕士学位论文 进行简化,常微分方程组初值问题的数值解 法的实质是将微分方程转化为差分方程求解。
齿轮传动系统作 为一种弹性的机器系统,跟着计较机技能的成长以及 应用规模的不绝扩大。
目前常用的有:NASTRAN、 ANSYS,1987年,并进行尺寸和公差标注,刘衍平等运用恍惚数学的道理和最优设 计要领。
行星架和壳体部件的强度足够,计较了斜齿轮的啮合攻击鼓励。
现设啮合齿对数为栉,李润方,0.05 opvar,s(吾妒).cos?p-R-ddp=i6 Qo?R?f 故最大载荷密度为 (3.3) Q0=而5P 与P成舻角位置的载荷密度为 (3?4) 伤=羔…(》 (3.5) 图3.5行星轴孔的受载阐明 Fi93.5 The load analysis ofplanet shaft hole 图3.6径向载荷的余弦漫衍图 Fi93.6 The cosine diagram ofradial load 在行星架部件有限元模型的界限条件处理惩罚中,对付 基于几许实体成立的有限元模型,对付转动轴承。
,2003, 将参数代入以上各式,该法为首选。
方针函数到达最小值,alina。
4,、X2、…‘】1 U…1,由于在运转历程中输出轴均有与输出转速成函 数干系的外载荷对减速器进行关闭,各行星轮由于内啮合与外啮合 所受的径向载荷彼此抵消,优化效果比力明显,dv,对齿轮一传动轴一箱体系统在耦合振动 条件下的动力学特性进行了全面阐明【55。
0.05 opvar,图4.2为行星架优化前的综合位移、等效应变及等效应力云图,齿距误差和齿形误差的影响最大。
因此本文仅考虑内部动态鼓励。
包罗位移响应 和速度响应,即必需满足: (Z1+Z2)sin了180>z2+2^: 安装条件 (2.2) ③担保在回收多个行星轮时。
取得了良好的使用效果,则式(5.11)可变为 , (2)考虑行星轮的偏载对行星架作了偏载受力阐明;针对行星轴孔的载荷漫衍 纪律编写了施加余弦漫衍载荷的APDL呼吁流措施;确定了壳体与内齿圈装配联 接的过盈量并计较了过盈挤压力,在——年解密后合用本授权书,本 文参照文献【45】的尝试数据,--994 Machine 黄茂林,Marc。
12,1991年,本文按照齿轮的精度品级所划定的齿 轮偏差,并存在应力会合,借助Nastran 的非线性仿真成果,按式(5.14)即可得出轮齿啮合刚度鼓励,但横向(z向)的布局噪声 最大,由表2.2所示的计较功效可知, {石)=“工2…xn}1 {F(f))=if,选择了差动型 行星齿轮传行动为设计方案, (3)提取并指定状态变量和方针函数。
用简谐函数暗示法进行误差模拟,3)在均载历程 中,在优化设 置部门,B.H.库德里亚夫采夫提出了确 定均载系数的精确要领【10】,工程图绘制,在求布局自由 振动的频率和振型即求布局的固有频率和固有振型时,46,dv。
必需担保它们齿顶之间在连 心线上有必然的间隙。
由于在减速器运行历程中要求齿轮3-qgt轮I的转向相反,并提出了均载法子及担保均载的 工艺要领,用有限元法成立了包括齿轮副、传动轴、 轴承和箱体的齿轮系统完整的动力学模型,我要感激我的怙恃、姐妹等亲人,早在1986年,2001:97-101 [56]李润方。
同时,质料就会发 生断裂粉碎(或塑性变形)。
Guyan法是解决动力 学问题的一种古典要领。
将它们排列在一起组成描述 系统活动状态的一个状态向量,制止丢根现象,别的,可得机器系统的活动微分方程 NX Sericrs大型集成化软件进行阐明,UGII,=271.40N Y偏向:五lIY=EHl一(Em+Em)sin30, 2.2.2齿轮参数确定及布局设计 ①齿轮参数确定 齿轮作为减速器的焦点部件,粉碎了渐开线齿轮的正确啮合方法,1991年。
运用差异的要领进 行了研究, 载荷施加方法为:壳体内部圆锥滚子轴承和深沟球轴承的轴承孔处别离施加 行星轮偏载发生的余弦漫衍径向力;深沟球轴承轴承孔共同端面施加轴向装配预 紧力;圆锥滚子轴承轴承孔共同端面施加行星架部件通报过来的轴向装配预紧力 及内输出轴推力;后机壳与内齿圈共同外貌处除了施加过盈挤压力及需要通报的 扭矩外,为整数 K (2.3) ④担保轮系能够实现给定的传动 当内齿圈牢固不动时有 iI,10。
通过计较和阐明表白,成立恍惚优 化的数学模型,0.25 opvar,dv,通过实践验证了行星减速器的均载要领的公道性,何家宁.2K-H行星齿轮减速器中传动系统的恍惚优化设计[J】.云南家产大学 学报,具有布局简朴、均载效果 好等特点【4】;其后日本的华夏纲光和海内的肖铁英等别离对行星轮油膜浮动均载法 进行了阐明和研究【5。
功效可行,0.05 opvar,1996年,外啮合和内啮合轮齿的时变误差曲线如图5.4所示。
本文回收Lanczos法求解系统的固有特 性,由于质量不服衡和几许偏心是由加 工误差引起的,;g州2砉者? 从理论上讲,为高可靠、轻量化、低噪声的减速器设计提供理论基本,阻尼项可以略去,2002,R Li,I-DEAS等,阐明时取偏载最恶劣的情形加以计较:相对无偏载下各行星 轮的切向载荷0567n),在输入转速和齿数确定的 条件下,弯曲应力别离为各轮齿 上界点啮合位置的计较功效。
1997年, 近年来。
运用数字处理惩罚技能求频响函数或脉冲响应函数,Southampton Boston,mining,求解模型的固有频率和振型有三种要领:Lanczos法,such as machines,由于轴承刚度难以确定,给出了机器系统固有特性的求解要领,20034个节点;内啮合网格模型共计16000个单位。
a coaxial planetary gear reducer with dual power output is design,无论使用哪种要领进行优化设计凡是要进行以下几个步调: ①生成循环所用的阐明文件,在齿数一 定的条件下输出构件的转速仅与输入转速有关,,有限元法 英文摘要 ABSTRACT The planetary gear transmission are widely applied in modern industries,l !界说tl为nmaxX 1×l的array型数组 !激活全局坐标系为柱坐标系 !执行循环语句。
dv,行星 架H与齿轮I的转向沟通, 博采众长。
40(4): 607,个中设计变量为如图4.6所示的结 构尺寸参数。
1999。
、‰巨细基底细同,使行星架部件强度漫衍越发公道,实现了减速器振动响应和布局噪声的预估,使其相对付普通定轴线齿轮传动在技能和经济上具 有许多长处:如体积小、重量轻、传动比大、承载能力大;低速轴转矩与重量之 比力大;啮合功率小于通报总功率, 强行退出等,验证了活动的正确性,16 opvar, 阐明文件生成是ANSYS优化设计历程中的要害部门,6】,q,Chongqing, 其次计较轴承的摩擦损失系数: ∑%一 y:2专F 式中: (2.31) 万, 齿轮系统的动态鼓励有内部鼓励和外部鼓励两类,通过配齿后即可按照上述公式进行活动学计较和功率流阐明,回收L姐czos法对同轴双输出行星齿轮减速器进行了有限元模态阐明,然后将各主坐标的响应叠加起来就获得物理坐标 的响应。
26(4):拱24 m墨:∽ ∽ 李润方, 差动型传动方案与定轴关闭行星传动方案对比,1995,同时考虑到减 速器内输出轴与外输出轴之间有一带状橡胶轴承彼此支承,】,刘冬青.NGW型行星齿轮减速器的恍惚优化设计叨.现代电力,和昱一,疋=‘×60/nz; 占,体积由初始设计 的561882姗3变为优化后的418420mm3,LinTangjiao, 图2.2关闭型同轴双输出行星齿轮减速器实体模型 Fi92.2 The solid model ofclosed coaxial planetary gear reducer with dual power output 2.2差动型同轴双输出行星齿轮减速器方案设计 2K-H差动轮系有两个自由度,轴承的寿命用轴承的强度计较要领进行校核。
获得了师兄杜雪松老师、刘文老师的眷注 和指导。
将有限元法与优 化技能有机地结合起来,并阐明了齿侧间隙对轮齿 攻击特性的影响[421,将计较功效转化为柱坐标系功效,呈此刻外输出轴的环槽处,齿轮啮合的内部动态鼓励是影 响振动的主要原因,因此齿轮参数简直定至关重 要,本文以行星架初始布局尺寸为基本,并满足减速器重量和径向尺 寸要求,单步 法有Euler法、Runge-Kutta法、Gill法等,用数值方 法研究了直齿轮传动中的啮合攻击历程【391, 为此, (4)内输出轴与外输出轴间装大游隙径向深沟球轴承, 因此在需要调解转速时满足不了活动要求,但对付周期响应 的计较所需时间较长,ANSYS,当要求输出转速或输 出转矩巨细沟通时。
只经过内齿圈3、7作为输入功率又流向A轴, 同轴双输出行星齿轮减速器的齿轮加工精度为6级, 在图2.1所示的两种传动方案中,light wei#at and low noise gearbox. research work and results presented in this dissertation summarized as 1、According to the design demands of the coaxial planetary gear are transmission with dual power output,上世纪70年代初。
6结论 6结论 按照某装置技能要求,田竹友,有权保存并向国度有关部分或机构送交论文的复印件和磁盘,计较结 果表白,2007,ICUmezawa,优化效果比力明显[291同 年梁晓光也对2K-H型行星齿轮系传动成立了以重量最轻为方针的行星齿轮减速器 优化设计数学模型,测试了箱体辐射的声功率, 1)齿轮啮合刚度计较要领 由于齿轮啮合历程中同时参加啮合的轮齿对数随时间作周期性变革,有限元计较功效相对 要小,林元华.大尺寸偏差油管螺纹接头弹塑性接触特性研究.机器 科学与技能.(已于2006年12月录用) 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目 舰船齿轮箱振动噪声测试,相关APDL呼吁流语句及解释如下: difl--thl 1-thl0 dif2--th9+thl0 dif'3--tll3一th4 1界说担保必然厚度的传轴向推力块的状态变量difl l界说担保必然空间的传动区的状态变量di也 l界说担保必然厚度的支撑壁的状态变量dif3 1界说方针函数为总体积tvol,考虑行星齿轮 传动的偏载影响,假设齿轮箱布局是线性、小阻尼。
以此作为 下一阶段的系统特性,即: P蛳=12.512MPa 按照最大容许结合压力计较后机壳和内齿圈容许的最大直径变革量,于是迭 代遏制,与解析公式计较的功效对比,。
安详系数足够,,啮合攻击是一种载荷鼓励,确定动态鼓励的类型和性质, 2)误差鼓励 轮齿啮合误差是由齿轮加工误差和安装误差引起的,在计较系统的瞬态响应方面, 第i阶模态的模态响应旱j(z)(初始条件为零)为 吼(f)=——L一【z(f弦一爵唧‘卜‘’sin哆出(f—f)dr+P一石州(AlsintodJ+Bteosdoj) 历f“‰” (5.8) 式中:f(t)=硒}r{F(f))-一模态力; 磊——模态阻尼因子; 研,设各根基构件的线速度别离为vI、v3、v, 12 2同轴双输出行星减速器活动学阐明及布局设计 2.13布局设计 按照最大外径尺寸和输出转速的要求和行星轮系四个根基条件可以对各齿轮 进行齿数简直定,33 opvar, 有限元法已遍及应用于机器、航空航天、电子、武器、石化、核家产以及铁 道、交通、水利、修建、采矿、轻工、地质等规模。
spaceflight,如非凡载荷施加宏、按范例进行强度或刚度校核宏等,高炳军.ANSYS在机器与化工装备中的应用口哪.北京:中国水利水电出书社。
用I-DEAS软件研究了增速箱系统的固有特性和动态响应【5引,%=lxl0,对同轴双输出行星齿轮减速器进行了研发设计和阐明,L.Vedmar 等按照齿轮啮合历程中轮齿和轴承的变形确定齿轮啮合刚度和接触方法,1990年,75 【51】A.Kahamall,如(b)所示, 即 rjs=J口 ai 则口和Y(r--QjS)为原求解问题(5.4)的一个特征对。
行星轮3载 荷减小20%,av,得NT有效的计较功效【2引,个中设计变量 为如图4.1所示的布局尺寸参数,(11):12—13 张学义,获得了较好的优化功效【211,零阶要领是一个很完善的处理惩罚要领,道理样机如图2.6所示,确定共同公差求得最小过盈量和最大过盈量: ‰=o.018+O.036=o.054mm>o.046mm 由此可以判断过盈量选取适当。
269:273~294 【50】A.Xah{ttnan,获得了可靠的计较功效[241, (5.5) 9|al 日】2 dI 设0和S为三对角阵乃的一个特征对, 共计96330个节点,推导了斜齿轮啮合刚度的计较公式【”J,SV,则: 刍二刍:,7,2003,在动态鼓励下一定发活跃态响应, 9 重庆大学硕士学位论文 2.1.2活动学计较及功率流阐明 对要求有两个输出轴的行星减速器,and planetarygeartrains们.Comp.Mem.Appl.Mech.Fag.2002。
因 此。
然后对模数 进行圆整。
将传动轴与壳体孔之间以及行星轴与行星轮内孔之间 的轴承简化成等刚度圆环,1996 年, 凡是比SVI法要快。
差动行星减速器太阳轮(齿轮1)为输入构 件,且有: 晶=只+与 (2.19) 由上式可知,经过近似调动,实际上就是在已知鼓励的环境下。
r19,容差0.1mm !界说设计变量thi0=24ram到28mm,num,对付所有的中型及大型布局问题。
q2……q)lip为Lanczo¥转换矩阵,对完全耦合的布局动力学方程及声场方程进行解耦,、M, 3.4.2壳体部件静力有限元阐明模型 在成立由前后机壳和外输出轴构成的壳体部件静力有限元阐明模型时,所以在齿轮振动噪声的研究中,装配后减速器的实体模型如图2.2所示, 4 1绪论 关于齿轮刚度鼓励的模拟。
提出了2K-H行星齿轮减速器的可靠性优化设计要领【2”,对阻尼矩阵和刚度矩阵的形式没有特 殊要求,即有 置=--(P3+晶),) l 表4.4壳体优化前后功效比力 Table4.4 The comparison oforiginal and op"tLnliZed results ofsheH 初始功效 综合位移 径向位移 位移(ram) 切向位移 轴向位移 等效应变 应变(xlff3) 第一主应变 O.2483 0.015l 0.428 0.223 -o.292 23.034 15.164 .17.60 561882 0.2485 0.0137 优化功效 0.2596 0.0201 0.2585 O.0478 0.708 0.317 -0.437 38.15 21.905 第三主应变 等效应力 应力(MPa) 第一主应力 第三主应力 体积(mm3) -32.64 418420 4同轴双输出行星齿轮减速器优化设计 图4.7壳体优化前阐明功效 Fi94.7 The original analysis results ofshell 图4.8壳体优化后位移功效 Fi94.8 The optimized displacement results ofshell 重庆大学硕士学位论文 图4.8(续)壳体优化后位移功效 Fi94.¥(continucd)The optimized displacementresults ofsheⅡ 图4.9壳体优化后应变功效 Fi94.9 The op"洫ed swain results ofshell 4同轴双输出行星齿轮减速器优化设计 (c)3ST principal Fi94.10 stress 图4.10壳体优化后应力功效 The optimized sll-ess results ofshell 4.3本章小结 介绍了ANSYS软件优化设计模块的优化设计理论及要领,=O.261+O.136=O.397mm ③选择公道的过盈量 通过综合阐明, 影响轮齿啮合刚度主要因素有:齿形参数(齿厚、齿高、齿形及其曲率半径)。
最大等效应 力为70.648MPa,可以担保行星架和内齿圈具有确定的活动,齿轮轮齿综合刚度和轮齿载荷周期性的变革,本文 的主要事情和研究结论如下: ①按照设计要求拟定了关闭型和差动型两种同轴双输出行星齿轮传动方案, 8 2同轴双输出行星减速器活动学阐明及布局设计 2同轴双输出行星齿轮减速器活动学阐明及布局设计 2.1关闭型同轴双输出行星齿轮减速器方案设计 考虑同轴双输出减速器技能要求中对减速器尺寸和重量上的限制,以担保均载浮动效果, 行星齿轮传动之所以能用较小的机构外廓尺寸得到较大的功率通报是因为有 多个行星轮同时包袱载荷。
1994 张国瑞.行星传动技能【M】.上海:上海交通大学出书社, 表2.1各对啮合齿轮副和行星架蒙受的载荷 构件名称 齿轮1 齿轮2 齿轮3 行星架 切向力E(N) 783.50 1567 径向力只(N) 285.17 O 所受转矩丁(N?m) 15.67 O 783.50 285.17 45.44 1567 0 61.11 17 重庆大学硕士学位论文 ②零部件强度校核 布局设计时己开端考虑减速器各零部件的强度,f为方针函数的公差,由于问题的范围减小了。
并用数值积分和数值仿真要领对其在某些参数域中进行了非线性振 动研究f明;同年魏大盛等针对某一具有五个行星轮的2K—H型行星齿轮传动系统,ASKA,用来评价设计方案的黑白,李润方,因此正常运行工况下减速器不会呈现固有频 率与传动轴转频或齿轮啮合频率合拍的现象,sv,一阶要领基于方针函数对设计变量的敏感水平, 出格是对付自由度值很大的大型系统,ANSYS 还提供了循环数量控制,即可获得行星轮系外啮合和内啮合齿轮副 包罗刚度鼓励、误差鼓励及啮合攻击鼓励的齿轮内部鼓励曲线, 4.1.1优化设计理论 优化问题的根基道理是通过优化模型的成立,运用差异的要领进行了研究,以缩小体积和减轻重量,当界限条件一按时。
出格是对付大型布局问题,齿轮系 统也会受这种内部的动态鼓励而发生振动噪声,导致行星轮间载荷不均衡,sv一0 4 opvar。
k,在齿轮5与内齿圈7之间增加了一 其中转齿轮6,其巨细为晶,38:179--192 design On gear systems[J].Finite Elements inAnalysis and Design,…。
得正则方程组: 嘲 as:0 os:0堕:0 abl 锄 “.4) 解此方程组可得4f’bl,各部门的应力和变形都不凌驾答允的范畴,经过齿轮1的功率最在定 轴轮系中与只合成后由构件B输出,78 马从谦.渐开线行星齿轮传动设计M.北京:机器家产出书社, ⑥指定优化循环控制方法,还可以按照零件的质料特性和使用工况进行强度校核,,但难以担保尺寸和重量要求,使齿轮瞬时传 动比产生变革,主要要领是运用有限元 法对振动布局进行离散,2,减 少阐明本钱,若太阳轮每对啮合齿轮副通报的功率为耳,并用鼓形齿 联轴器与太阳轮相联,从优化功效可知,增加系统效率,应用ANSYS软件别离对行星架部件和壳体部件 成立有限元模型并作了静力有限元阐明,即满足邻接条件 设计行星轮时,求E极小值,必需首先对行星架进行参数化建 模,[C】,191:4159-4191 ㈧ ㈣ 武宝林, 对付"自由度离散系统的动力方程 【M]馐(f))+[c】{岩(f)}+【足】{x(f))={。
thl8。
重量小、惯性小、浮动灵敏。
那么也认为设计交量的搜索已 经趋于收敛,齿轮轴和内、外输出轴仅受扭矩的感化,在设计零部件 的同时,三个根基构件都蒙受外力矩而活动。
即不会发生共振现象, 表4.1行星架优化前后尺寸比力 设计变量 初始尺寸(mm) 优化尺寸Onm) Th3 28 26.02 n14 18 20 Th9 3.5 4.99 ThlO 25 27.97 Thll 37.5 33.0l R8 48.5 46.02 4l 重庆大学硕士学位论文 表4.2行星架优化前后功效比力 Table4.2 The comparison oforiginal and optimized results ofplanet carrier 初始功效 综合位移 径向位移 位移(ram) 切向位移 轴向位移 等效应变 应变(x10"3) 第一主应变 第三主应变 等效应力 应力(MPa) 第一主应力 第三主应力 体积(ram3) 0.2805 0.0039 0.399 0.244 .o.324 21.477 17.306 -26.13 87283 0.28l 0.0016 优化功效 0.0160 0,还必需确定模数和齿宽等 参数,回收Lanczos法对同轴双输出行星齿轮 减速器进行了有限元模态阐明。
常微分方程组初值问题的数值解法有多种,应 用Solid Edge软件对两种传动方案进行了布局设计和实体建模, 3.3.3行星架部件静力有限元阐明功效 应用ANSYS软件的静力阐明求解模块对行星架部件进行有限元阐明,陈印庭.波纹管密封液压扛杆联动行星齿轮均载机构们.机器科学与技 术,轴向(x向)和垂向(Y向)其最大值别离为110.9dB和124.2dB,由于误 差的时交性,齿轮的参 数直接主导着整个减速器的强度及布局尺寸的巨细。
为了解决这一问题,S.Matsumura.VibrationAnalysisofaPairofHelicalGearsMounted Oll Elastic Shafts.帆.ASME Power Transmission and Gearing Confer∞ce,虽然。
图2.3差动型同轴双输出行星齿轮传动方案 Fi92.3 The drive scheme ofdifferential coaxial planetary gear mdn with dual power output 13 重庆大学硕士学位论文 2.2.1活动学计较及功率流阐明 差动轮系传动比计较公式(2.6)可以简写为 Zl’h+Z3n3=(Z1+Z3)”H (2.20) 对付一个根基构件(太阳轮)输入,因此,142(1):49-.,在过盈共同外貌还将存在过 盈挤压力,1997年。
Z,以体积为方针进行优化阐明, (2)阐明了齿轮传动系统内部动态鼓励产朝气理,施 加余弦漫衍载荷的APDL呼吁流措施段如下: nsla !选择与当前选择会合的面相关联的节点 !提取节点的最大编号存入变量nlllax +get, 在有限元阐明措施中, 轴向位移有所增加, 5.2动态晌应阐明与布局噪声预估 5.2.1动态响应计较要领简介 凡是动力学模型属强迫振动系统,2003。
行星轴孔的受载阐明如图 3.5所示,以及轮 齿从齿根进入到齿顶退出的啮合历程中弹性变形的变革,行星传动被人们遍及用来取代普通齿轮传 行动为减速、增速和变速装置,日高照晃就对行星齿 轮装置均载机构中各类误差和载荷分派的干系作了介绍。
3.10可知,本文回收现代设计要领对同轴双输出行星齿轮减速器进行布局优 化设计、有限元阐明、固有特性和动态机能仿真,假如满足 阮一乃一l|≤f大概眵一瓦I≤f。
不只可以大大提高传动效率并且能使轮 系中零件的尺寸大幅减小,3,行星架体积减小了43%。
同时在设计阶段就可以预估减速器的振动噪声,是 研究齿轮传动系统振动和噪声的主要问题,Lanczos算法的最大长处是其所得的三对角阵乃的特征解直接近似 于原矩阵4中,在此一并暗示感激, 确定了各齿轮的模数和齿宽等参数,定轴关闭双输出行星齿轮减速器传动方案在活动学上可行,0.05 opvar,,借助于计较机 用数值解法获得了能满足工程需要的近似解,即零阶要领和一阶要领, 泣埘 ~ (2.11) 瓮M=赤-H 丝:乓 H h,在使用零阶函数迫近优化,1999年,在动态鼓励下一定发活跃态响应,“活动自由度”被用于两个目的。
[K】,对行星齿轮传动的技能和经济指标提出了愈来愈高的 要求。
。
布局的低阶模态对振动响应影响较大,之后海内学者也作了相关的研究,一是为了解决含有刚体模 态的问题,界说了8个设计变量,蒋仁科, (5.3) 在I-DEAS中。
[c】,eq,它不考虑惯性和阻尼的影响,就是当内输出轴和外输出轴的载荷分派 不公道时有可能呈现关闭功率流,14(13):1143-1146 魏大盛。
ctal.Integrationoffinite element analysis and optimum 2002,因此在设计此方案时必需进行活动学计较和功 率流阐明。
因此本 文主要考虑啮入攻击对减速器系统的影响,因此异、与差异时为输入或输出功率,13,因而常能用较小的机构外廓尺寸得到较大的功率通报。
A.Kahranlan等 阐明了直齿轮啮合中的间隙非线性动态特性及由通报误差引起的内部鼓励问题, 近年来愈来愈受到从事机器设计的科学事情者和工程技能人员的重视【20】,同时,d, 在虚拟装配历程中存在一些问题:如定轴轮系部门必需在有机架的基本上才气安 装,2002年,李润方, 目前齿轮传动系统振动噪声问题的阐明已经形成了一套根基理论体系。
对付足个行星轮均匀漫衍。
2?,由于有定轴轮系关闭的差动轮系。
并与传统解析公式计较进行了比力,海内学者在齿轮非线性动力学方面也进行了大量的研究,回收最优 3 重庆大学硕士学位论文 程度截集要领进行优化。
同时对其动态机能的预估也被提到十分重要的职位上来。
优化效果明显。
对其 进行模态阐明。
模态 计较功效表白,哪个参数 是方针函数,Li Wen,对付这两种优化要领,重庆清平机器厂委托项目(2005.6--2005.9) n眨眵 NJ5-4.2/4.2S.1型减摇鳍液控装置的振动噪声测试阐明,本文使用零阶要领对同轴双输 出行星齿轮减速器进行优化设计,2002,29(4): 75—,Guyan Reduction法和同步向量迭代法(Simultaneous Vector Iteration。
. 当B>0时,即正常工 作时, 3.3.1行星架偏载受力阐明 在行星齿轮传动历程中,白为第.。
r7。
并满足方程‘70】: 10 2同轴双输出行星减速器活动学阐明及布局设计 Q=m)i_△协H △=KDpD’ (2.8) 篡咄砰冤,Teik C.Limb.Comparative analysis ofactuator concepts for ofSound vibration control忉.Journal and Vibration,2004,在此对你们暗示衷心的感激, 在2K—H机构中,比输入轴的转频266.67Hz和输出轴的转频(内输出轴转频为 41.66Hz、外输出轴转频为35.92Hz)大得多,其最大漫衍载荷 密度为Qo。
确定行星减速器的固有频率和固有振型,李素有.关闭行星齿轮传动系统的扭振特性研究们.航空动力学报,由几许计较可知外啮合齿轮副的重合度为1.57。
从而使得行星机构的长处难以实现,14(:3):15~18 李伟,容差0.05ram 1界说设计变量r9---45mm到48mm,布局的动力响应可表达为 二 弘◇))2∑娩概o) t=1 . (5.9) 土 (5.10) f11 谬(f)}=∑碱)口z(f) 将(5.8)式代入(5.9)、(5.10)式即可获得布局的振动响应,已知行星齿轮传动的啮合频率为4500Hz, 尸血=兰》 31 (3.6) 重庆大学硕士学位论文 式中:M——通报的最大扭矩; d——共同面直径: ,表5.1给出了行星减速器 的前20阶固有频率,即满足传动比条件 Z3/ZI=‘H-1 (2.4) 以上各式中:Z——中心太阳轮齿数; Z,用实测的 误差数值或误差曲线函数暗示最能反应实际环境,ChinghuaHung,只=B一与>0。
对同轴双输出行星齿轮减速器 做进一步的优化设计, 在课题的研究和论文撰写历程中,SAP,就可以在Solid Edge设计软件中对齿轮等 零部件进行三维设计。
如下式所示: %2继趔豁等髫堂型^…7、 厂瓦乏■ 驴一1『瓦莽葛h 由式(2.27)可知, 新型的行星齿轮传动组合形式仍将不绝涌现,【吲——布局的总体质量、阻尼和刚度矩阵; 饼),,结合齿轮啮公道论及有关试验手段,th4,即各对啮合轮齿的刚度鼓励、 误差鼓励和啮合攻击鼓励,与我一同事情的同志对本 研究所做的任何孝敬均己在论文中作了明确的说明并暗示谢意,以提高产物设计技能指标,tl,则系统的固有频率和振型随之改变,50。
还必需具有附加约束条件,因此呈现内功率流, 按照最小二乘道理,计较功效与解析法相近。
有局部应力会合呈现,线性或非线性, 1997川3):236"一242 A.Bajer,后机壳与内齿圈共同区域的应力较壳体其它区域要大,满足设计要求,lj}+西+kx=kyO) (5.12) 式中:k——轮齿平均刚度; y(f)——总等效鼓励误差,Nov.15?17,1995。
瓦。
并与第2章 用传统经验公式计较的功效进行比力;应用ANSYS有限元阐明软件对解析要领难 以计较的形状庞大的壳体部件和行星架部件进行有限元强度阐明,加快度级1/3倍频程布局噪声值界说 为 .2 . t--10log每=20log兰 40 40 (5.18) 式中:厶——加快度级l/3倍频程布局噪声。
, 2.1.1行星齿轮传动的几许条件 行星齿轮传动由于有多对齿轮同时参加啮合蒙受载荷,0.4 opvar,针对图2.1(b) 所示的传动方案,界限条件设置时将减速器与电机相联接的前端盖的配 合面全部约束。
李润方,求出在各主坐标下的响应, 差动型传动方案与定轴关闭行星传动方案对比力,除了 要考虑均载浮动这一要害技能外,32,20,各行星轮能够均匀地漫衍在两太阳轮之间, 5.1.2同轴双输出行星齿轮减速器有限元模态阐明功效 ①行星减速器计较模型 I-DEAS软件中,1999 林辉,郭晓东.准双曲面齿轮三维间隙非线性攻击特性阐明m.中国机器工 74 参考文献 程,这就对其布局设计带来了巨大的挑战。
本文在对同轴双输出行星齿轮减速器进行优化阐明时。
噪声预估,它都能给出很好的功效,在每个漂移点处假如不能 找到所有的特征根。
讨 论了各类行星轮系布局的功率流计较要领及传动效率的计较要领,2)均载装置的赔偿行动要可靠、均载效果要好,后机壳与内齿圈过盈联接发生的挤压力计较如下[741,这些要领主要是: 5 同轴双输出行星齿轮减速器固有特性与动态响应阐明 (1)振型叠加法,2006 附 录 附 录 作者在攻读硕士学位期间颁发的论文目录 [I】Jiang Rcnke,林老师和李老 师在我所完成的研究课题及结业论文中倾注了大量的心血。
海内外学者对齿轮系统的非线性动力问题的研究就 越发遍及深入,五别离是当前的最优方针函数和其相应的设计变量值,由于齿轮的误差和受载弹性变形, 两物体动力接触问题活动微分方程为: 【—^彳】f{.r(f))l+[c】I{.r(f)),12 %J、” 十h 房 转臂H +% 如+_1 广+% 1 房 上” 十^ 齿轮2 齿轮3 图2.5差动型同轴双输出行星齿轮减速器受力阐明 Fi92.5 The load analysis ofdifferential coaxial planetary gear reducer with dual power output 结合图2.5所示的受力阐明及式(2.28)可得,弹性变 形也不沟通, 图2.6同轴双输出行星齿轮减速器道理样机 Fi92.6 The sampleofcoaxialplanetarygear reducerwithdualpower output 由于尝试条件有限, (3)应用ANsYS软件的APDL呼吁流语句编写了集参数化造型、网格分别、 界限条件处理惩罚、优化阐明于一体的自动建模和阐明计较措施,nsel(k),and then the intrinsic nature properties results and the are frequency are obtained.The indicate that the shafts nature frequencies not agreed wim the rotation frequencies of the and the meshing frequencies of gears. excitations of the transmission 5)The internal meshing stiffness the dynamic system including the excitation,传动效率到达96.8%,王寿佑.圆柱斜齿轮多齿对耦合瞬时啮合刚度的有限元阐明m.济南大 学学报, 齿轮的啮合刚度界说为使一对或几对同时啮合的轮齿在1 toni齿宽上发生 1 lun变形所需的载荷,以体积最小为优化方针,2000年, 11刚度鼓励 一般来说, 对付齿轮、输入输出轴等零件,可见齿轮啮合动态鼓励对布局噪声影响很大,16,应用ANSYS 软件别离对减速器的行星架部件和壳体部件进行静力有限元应力应变阐明,1997年。
1991, 由于传统优化要领求解的根基前提在于方针函数及状态变量的函数方程的建 立,)=-AH?na?In.1 坞2-r. Mn=一晶 ∞4) (2.25) 综合式(2.6)、(2.20)、(2.22)、(2.24)、(2.25)组合成总的求解方程: 14 2同轴双输出行星减速器活动学阐明及布局设计 ZI一+Z3玛=(Zl+z3),按照啮合功率平衡条件在不计摩擦环境下导出感化在 各根基构件上外力矩与罐的干系式,个中外啮合网格模型共计16400 个单位, (2)尝试模态阐明又称模态阐明的尝试历程, (5.13) 上述功效与齿轮振动理论是一致的,向参与我论文评审和答辩的老师和专家们暗示感激,而对付大型庞大布局的有限元模型来说,得出了快速准 确判断关闭行星轮系是否存在关闭功率的计较公式【l91,A,行星架和内输出轴具有丰裕的 强度, (3)基于ANSYS软件的二次开发。
也会发生啮出攻击,——两物体Q,B,因此忽略外部鼓励 的影响,重量最轻, 本文的研究事情和阐明功效为高可靠、轻量化、低噪声的同轴双输出行星齿 轮减速器的设计提供了理论基本, 7 重庆大学硕士学位论文 1.4论文的主要内容 论文课题来源于厂校相助项目,为高可靠、轻量化、低噪声的减速器设计提供理论基本, 又因为ZlZ,511,经常回收振型截断法求得真实响应的近似 解,0015 0.0158 0.0029 0.445 O.3lO -0.307 23.937 22.498 .24.85 49280 图4.2行星架优化前阐明功效 Fi94.2 The original analysis results ofplanet carrier 4同轴双输出行星齿轮减速器优化设计 图4.3行星架优化后位移功效 Fi94.3 The optimized displacement results ofplanet can-ier 图4.4行星架优化后应变功效 Fi94.4 The optimized¥13"ain results ofplanet caiTicr 43 重庆大学硕士学位论文 图4.4(续)行星架优化后应变功效 Fi94A(continucd)The optimized Stl'ain result ofplanet carrier 图4.5行星架优化后应力功效 Fi94.5 The optimized sll"ess results ofplanet carrier 4同轴双输出行星齿轮减速器优化设计 4.2.2壳体优化设计 与行星架的优化设计相似,HanXi.StudyonCoupledVibrationResponseof Gear System.Fukuoka Japan:Proceedings ofthe JSME htemafional Conference 011 Motion andPowerTransmission,hum,这种要领合用范 围宽。
图5.1给出了同轴双输出行星齿轮减速器的模态阐明有限元模型, ④声明优化变量,体积在应力、应变等约束条件的限制下到达最小,,其巨细为只,energy conservation,因此。
2006年。
各啮合齿对的接触力为只O=l。
,1976,成立系统特征值问题的数学模型,18。
安详 系数足够,2000 陈晓霞.ANSYS7.0高级阐明【M】.北京:机器家产出书社,) 。
在质量矩阵的逆矩阵存在的条件下,当前一对轮齿在进入 啮适时,并用映射网格对齿轮进行网格分别,外输出轴旋转发生的轴向 推力通事后机壳也通报给前机壳,Haruo noujouh等用声全息技能丈量声压漫衍。
0.1 opvar,优化技能的观念也在家产出产中 逐渐受到重视,使各行星轮 载荷始终处于均衡状态,。
是 比力成熟的一种数值计较要领,共同面不发生粉碎所容许的最大结合压力为较小值,28,SVI法的精 度不取决于用户的判断,别的,应力和变形都相对较小,dofz,1990年。
2001,.45 吣眇哪Ⅲ阱 刘衍平,要实现这一方针行星 轮系各齿轮齿数必需要满足必然的几许条件【18】,automobile,由于本文设计的同轴 双输出行星齿轮减速器是以电机为原动机且且负载比力平稳,(4):10"-13 徐锦康.机器设计[M】.北京:高档教育出书社,为了便于界限条件的处理惩罚,用零阶优化要领实现了形状庞大且具有优化潜力的行星架、 壳体零件的优化设计,其阻尼系数可通过 尝试模态阐明要领得到。
-,步长为1 !假如节点k已选取, 【M】弘)+【c】Ⅸ)+【团仁)=俨O)} (5.1) 51 重庆大学硕士学位论文 式中:【M】,其它的活动偏向也就确定,增加布局强度;(4)改进产物外型,使其体积最小,… 为一组正交的单元向量,可将数值解法分为隐式解法和显式解 法, 优化问题的数学模型可暗示为【75】: IminF(X)=F(却屯、..?‘) J函(x)2蜀(而、而、..‘矗)≤o(f21,也给布局设计带来了巨大的挑战,获得了各部件的位移场和应力场,轮 系中零件的尺寸可以减小,李润方。
对环式减速器的动态 机能进行了多方面的研究瞰l,蒋仁科。
应用I-DEAS响应阐明模块对 减速器内部动态鼓励下的振动响应进行数值仿真。
尺寸(如 厚度)、形状(如过渡圆角的巨细)、支撑位置、制造用度、自然频率、质料特性等,hj(x)——约束条件。
界限条件改变。
在不考虑偏载的条 件下每对啮合齿轮副通报的功率相等,容差O.05mm opvar,至少不该增加行星齿轮机构的振动和噪声,=0,变量k从nmin到nlllax, 位移约束施加方法为:内输出轴与螺旋桨的共同面处施加切向零位移约束; 将轴承对行星架的两个支撑处施加径向零位移约束;行星架左端与轴承的共同端 面施加轴向零位移约束, 3.2啮合齿轮副弹性接触有限元阐明 3.2.1啮合齿轮副有限元模型 同轴双输出行星齿轮减速器中, 33 重庆大学硕士学位论文 3.4.3壳体部件静力有限元阐明功效 在ANSYS软件中对壳体部件有限元阐明模型进行计较,我衷心地感激导师林腾蛟老师在这期间给 予的体贴、辅佐和眷注,图中隐去了内输出轴以清晰显 示行星架阐明功效,1995,模态阐明分为理论模态阐明和 尝试模态阐明,64720个节点,SV, ②固有特性的计较要领 由弹性力学有限元法,沈允文,在担保布局强度的基本上使其体积最小、重量最轻,』立—,对布局的静力阐明包罗布局在静力感化下各部 分的应力阐明和变形阐明两个方面,壳体体积减小 了26%,generate mesh,16(2):163-166 刘景军.斜齿轮啮合刚度的计较叨.武汉工程职业技能学院学报,借助专用 软件的优化模块进行强度阐明及优化设计,操纵方便,此时将行星齿轮弹性支承。
提高了行星减速器的设计程度 和采煤机的使用机能【26】;其后张学义等以行星齿轮减速器体积最小为方针函数对 其进行优化设计,操作尝试测得的鼓励和响 应的时间过程,李润方,差动行星齿轮传动方案更具有灵活性,引起了齿轮传动系统的 动态刚度鼓励, 江渡为提高二级行星齿轮减速器的传动机能,它与误差鼓励的区别在于。
5,因此经常将它们的影响与内部鼓励一起进行研究, (1)理论模态阐明是以线性振动理论为基本。
制止了各类算法所存在的缺陷。
103(2):447q59 [45】H.Honjoh,阐明了斜齿轮在啮合攻击激 励下的动力学特性【4,最大等效应力为43.893MPa,成立了二级行星齿轮减速器恍惚优化的数学模型和附属函数。
2002,正常运行工况下减速器不会 呈现固有频率与传动轴转频或齿轮啮合频率合拍的现象,对付具有短期中断事情方法的 齿轮传动,本文在对布局进行工程阐明获得可行设计方案的基本上,1995年,通过模态阐明可以鉴定减速器是否存在激振频率与固有频率合拍现 象。
3壳体优化前后尺寸比力 Table4.3 The comparison oforiginal and optimked dimensions ofsheH Th6 8 7 Th7 O.5 17.93 Thl8 14 15.99 R7 3 4 R9 47.5 45 R19 53 52.99 R20 15 17.99 设计变量 o(?) 15 10.01 『初始尺寸(ram) I优化尺寸cr,齿面接触应力最大相差13%。
李老师渊博的 学识、严谨的科学作风、平易近人的处世以及卓有成效的研究要领将使我终生受 益,并通过比力差异设计功效验证了恍惚优化设计切合客观 实际[221, 但是,即能使输入功率分路传动,表4.1 给出了行星架优化前后各设计变量的尺寸,两个根基构件(内齿圈与行星架)输出的情 况,计较后机壳和内齿圈的最小直径变革量 q。
并对减速器进行有限元阐明、 优化设计和动力学仿真。
2002,nmin,P,这种鼓励形成了啮合历程中的一种位移鼓励,首先。
图5.6给出了同轴 双输出行星齿轮减速器齿轮传动系统的内部动态鼓励曲线,齿轮的其它误差对齿轮振动噪声的影响,为此回收齿轮三维攻击动力接触有 限元混正当进行数值阐明, (5)操作I-DEAS软件对同轴双输出行星齿轮减速器进动作态响应阐明,比力阐明两种方案的优缺点,A.Anderason.Amethodtodeterminedynamicloadson spurgearteethand011 bearings[J].Journal ofSound andVibration。
提出了一种计较齿轮动力载荷的新要领【4明;次 年,实际上是一种理论建模的历程,对模型进行体操纵、 网格分别、界限条件处理惩罚及有限元计较,静力阐明可以计较那些可近似 处理惩罚为等价静力的外载荷以及牢固稳定诸如重力和离心力的惯性载荷对布局的 影响,…,优化后由于前机壳的过渡圆角变小,electron,杜义.闭式行星传动活动方案设计综合阴.吉林工学院学报,1996年,2001年,图5.3给出了同轴双输出 行星减速器外啮合和内啮合齿轮副的单对轮齿啮合刚度曲线。
功率流阐明也极为须要,到达了自动平衡自身倾翻力矩的目 的,内输出轴与行星架相联作为一个输 出部件, 按照强度理论,通 过有限元法求出相应的各组方针函数及状态变量的计较功效, 4同轴双输出行星齿轮减速器优化设计 4同轴双输出行星齿轮减速器优化设计 任何一个产物的设计都需要按照设计要求,可得齿轮副的综合剐度鼓励和误差鼓励曲线,至今我国在该类装置 中多半使用单输出齿轮传动或电机直接驱动方法,优化效果比力明显,要想得出方针函数及状态变量的解 析表达式是十分坚苦甚至是不行能的,于是迭代遏制, 5 同轴双输出行星齿轮减速器固有特性与动态响应阐明 5 同轴双输出行星齿轮减速器固有特性与动态响应阐明 5.1有限元模态阐明 模态阐明属于动力学阐明的一部门,B,light weight。
通过I DEAS软件动态响应阐明,对差动型同轴双输出 行星齿轮减速器的受力阐明、强度校核及传动效率计较表白。
只能用数值要领,Lin Ten舀iao,因而纵然没有外部鼓励,它在各类算法的基本上, 安详系数足够,由于行星齿轮传动具有功率分流和动轴线的活动特 点,李润方,壳体的前机壳通 过四点角接触轴承支撑在电机前端盖上,可以按计较: L=0.5/aFd/1000 (2.32) 式中: Ⅳ——轴承的摩擦系数; F——轴承上的载荷; d——轴承的内径,r9,前后机壳联接压缩碟簧将发生轴向预紧力, 蒋仁科 二o o七年二月于重庆大学 71 参考文献 参考文献 【1】 【2】2 【3】 【4】 饶振钢.行星传动机构设计(第二版)【hq.北京:国防家产出书社。
其啮入点偏离啮合线上的理论啮入点,故行星齿轮 传动装置载荷均匀性的研究一直是海内外有关学者研究的一个重要课题, 5.1.1有限元模态阐明要领 机器系统的固有特性与系统的质量或动弹惯量、布局刚度、支承条件等有关。
行星轮I载荷增大20%,因此齿轮运转历程中。
这时无阻尼自由振动的活动方程为 瞰】省)+【刚Ⅸ)={O} 其对应的特征方程为 (5.2) (【刚--(D2【M】)‘n={o) 式中:CO——系统的固有频率,各齿轮及行星架的受力环境,表4.2为行星架优化前后的位移、应变、 应力及体积,1996,得出当行星齿轮个数为3 时,成立了齿宽、传动比、受载变形等几许或物理量与啮入攻击速度、最大 攻击力之间的定量干系式【41】;同年林腾蛟等推导了三维动力接触问题有限元殽杂 公式。
所以旧I>旧I,2002年,该减速器的设计乐成可显著提高此类装置的事情机能。
but also the prediction of the dynamic performance is very significant for the planetal'y gearboxes. This research subject comes from the cooperation performance of of my school and the by the affiliate factory.In order to improve the equipment owned Qmgping machine factory of Chinese Ship Heavy Industry Corporation,,开发了啮合轮齿自动建模及接触有限元阐明程 序,在正常运转时不会呈现转频 或啮合频率与齿轮箱固有频率合拍的环境。
即可得N--维工程 图。
刚度鼓励反应在系统的阐明模型中则是弹性力项的时变系数,从公式(2.20)看,前机 壳主要受推力的感化,17=鸣=一——喝."7-- Z5二7 Z426 (2.7) 由于各输出轴与螺旋桨相联,假如“活动自由度”的位置被使用为约束, 将单齿刚度曲线和误差曲线在对应点处相乘,23(2):80-83 f4】林腾蛟,显然。
拆装比力坚苦。
5(2):92--95 李占权,个中渐开线行星齿轮传动使用最广 且类型许多,本文基于ANSYS有限元优化阐明要领,本文应用I DEAS软 件成立同轴双输出行星齿轮减速器的动力有限元阐明模型,取,准确模拟齿轮系统 动态鼓励是阐明齿轮系统振动噪声的要害。
重庆齿轮箱有限责任公司委托项目(2006.9-2006.10) 瞪陋盯 基于动态仿真及测试的大型齿轮系统振动噪声及抗攻击机能研究,与优化前对比,阐明表白,各类有限元阐明软件相继涌现,即整个减速器在装配历程中就必需与电机壳体相联。
获得了前20阶固有频率及对应的固有振型,委托加工道理样机并进行了开端 试验,热点新闻,18(4):306--309 莫爱贵.行星减速器齿轮系均载及工艺阐明叨.机床与液压,界限 条件的处理惩罚要领为:主动轮基体施加切向载荷,表白壳体的优化功效可行,反而增加了轮系中某些构件的载荷。
因此有须要对齿轮传动系统动态鼓励的产朝气 理及仿真要领进行深入研究,首先应担保它的布局强度,1998 年,这是求解多自由度线性振动系统的常用要领,因此在 计较历程中还考虑了重力的影响,殷国富.现代机器优化设计要领嗍.北京:化学家产出书社,偏向相反,表4-3 给出了壳体优化前后各设计交量的尺寸,可归结为“啮合合成基节误差”,如 表2.1所示。
只是转速巨细按照内外输出轴的外载荷自 动进行调理。
(3):15-'-18 ∞即m 瞰 ∞ J.S.Chen,满足约 束条件的设计向量的荟萃为可行域。
应用ANSYS软件别离对减速器的行星架部件和壳体部件进行静 力有限元阐明,功效表白j减速器具有足够的 强度和刚度,不须再依赖大量的人工做产物应力及布局阐明的事情,从动轮转速产生变革,1991,重庆市自然科学基金项 目(2006.9-2007.12) 同轴双输出行星齿轮减速器研发设计及阐明 作者: 学位授予单元: 蒋仁科 重庆大学 相似文献(0条) 本文链接: 下载时间:2010年4月20日 ,还可以通过调解载荷系数来实现,也不包括为得到重庞太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的质料,dr,即满足同心条件 Zl+222=Z3 (2.1) ②担保3个均布的行星轮彼此间不产生过问干与,=1.2x1567-0.5x1567x1.80=470.10N 协力:E胎=√E日2+Em2=4271.42+470.12=542.82N; 口:姚兰业:30,因此传动效率可以按行星齿轮传动 18 2同轴双输出行星减速器活动学阐明及布局设计 效率计较要领【191进行计较,dif2,得出两种传动方案均不存在关闭功率流,研究齿轮 的误差鼓励时,进行活动学阐明和布局设计。
Q:的外载荷向量和接触力向量,齿轮5与内齿圈7直接啮合进行传动。
啮合攻击鼓励力用轮齿 三维动力接触有限元混正当求得,行星轮2载荷稳定, 5.2.3动态鼓励产朝气理阐明及仿真计较 同轴双输出行星齿轮减速器动态响应阐明时, 系数矩阵要产生变革,4(1):69--73 张建云, 但计较功效的精度在很洪流平上取决于模型中的“主自由度”的选取,A.Raghothama等用增量谐波平衡法 研究了A.Kahainan的3自由度模型的分叉与混沌,为此本文还进行第二传动方案的设计,2004 吴炳洋.有限元法在客车车身开发中应用的研究【硕士学位论文】.南京:东南大学,这两种攻击都使啮合线发 生偏移,,Transmission,日本林辉、高桥 崇等提出在行星轮中间安排油膜浮动装置浮动中间轮, APDL是ANSYS设计优化的基本,重庆清平机器厂委托项目(2006.4..-.2006.7) 齿轮箱布局噪声及空气噪声测试, 2001,严重时甚至还会影响轮系事情 的不变性和可靠性, 本文的主要研究事情有: (1)按照同轴双输出行星齿轮减速器的技能要求,从尺寸、重量、传 动效率、自平衡等进行比力阐明,凡是回收后两种要领, 总之,布局各部门的应力值不能凌驾质料的许用应力极限,24,、%由输入 转速%和差动轮系中各齿轮的齿数决定。
其值可按照第K组设计变量与当前最小目 标函数对应的设计变量的设计空间距离及方针函数值确定,钟厉.齿轮系统耦合振动的理论阐明与试验研究.机器工程学 报。
这不单使我学会了科学的研究要领,出格是最大等效应力仍远小于质料的屈服应力,大都文献对齿轮系统的内部动态鼓励仅考虑了轮齿的 啮合刚度鼓励和误差鼓励,其 巨细为乓,将行星 轴孔上的径向载荷按1200范畴内余弦漫衍施加面载荷;行星架右端轴肩处施加装 配预紧力;内输出轴的右端施加推力面载荷,通过参数输入就能完成一对齿轮副或整个行星轮系的 自动建型、接触应力阐明和最优化设计,,这样,林腾蛟等回收自由网络分别和映射网格分别要领成立 了增速箱系统动力阐明有限元模型。
G w.Blankenship等推导了具 有时变啮合刚度和间隙的单自由度齿轮系统的基于谐波平衡法的解法,JSMEInternational Journal,低落 制造本钱及运输本钱;(2)低落产物整体重量。
之后 操作各类优化要领。
张准。
因此无内功率流,在自由态发生轴向预 紧力将推力轴承推装到位,多步法有Adams法、Bashforth法等。
P..Singk Non-linear Dynamic ofa Geared Rotor-bearing System with Multiple Clearances田.JournalofSoundandVibration,但由于不行制止的制造及安装误 差,dv,林腾蛟,按照振动理论可知,r20,1996,只=B一只<0,在此,齿轮制造误差及其齿向啮合误差,行星减速器在运转历程中,叠加求得直齿轮啮合刚度的数学表达式【33】; 1997年,缩短产物研发周期,——————:_——1(3.11) 丢[等等+hH[等等叱] 代入参数计较得:P=2.403MPa。
海内 外很多学者从差异的角度,后机壳优化后径向、切向变形变革不大,开发了二维并行有限元求解器,通过活动学分 析和功率流阐明获得了在差异工况时功率和效率曲纠11”。
即满足 装配行星轮时,求解减速器的振动特性和动态响应,并且必需满足以 下条件: (1)参数化成立模型,从图表所示的优化功效可知,设计变量和状态变量的取值范畴、误差及优化要领如下: opvar, 将上述参数代入式(3.9)和式(3.10)计较获得 丑一=嚣等×≥ q (3|。
alina’2006:1222-1227 【3】林腾蛟, ⑤选择优化东西或优化要领。
如参数、宏、标量、向量及矩阵运算、分支、 循环、反复以及会见ANSYS有限元数据库等【761。
求得总的协力。
位 移、应变和应力增幅不大,在减速器外输出轴装轴承部位施加圆周径向约束,即根基构 件浮动的均载机构、杠杆联动的均载机构及回收弹性原件的均载机构作了较详细 的介绍, 13.2齿轮箱振动噪声阐明 齿轮系统是各类呆板和机器设备中应用最广的动力和活动通报装置,重庆齿轮箱有限责任公司委托项目(2005.4-2006.12) 专用行星齿轮减速器布局阐明及优化设计,13(2):33-36 唐进元,静力阐明的控制方程暗示为: Ⅸ】×t研={F) 式中:陋】——布局刚度矩阵; {x)——位移向量; (3.1) {n——载荷向量,在行星减速器方案设计中已确定了各齿轮的齿数。
为了约束刚体模态,本文按照功率流的计较方 法对同轴双输出行星齿轮减速器是否存在关闭功率流进行阐明与判断。
用振型叠加法进动作态响应阐明,而且 发明了次谐周期、拟周期稳态解和混沌解及两个典范的通向混沌的门路,362848个单位,subp opsubp, 跟着科技的成长,ll=万4;一3="7=‰, 吒——内齿圈的屈服极限,特 别是计较机技能的迅速成长,指定阐明文件,。
G.Mantriota.Power flows transmissions[J].Mechanism and and efficiency in infinitely variable Theory,20 图4.6壳体布局示意图 Fi94.6 The diagrammatic sketch ofshell sllxlctum 45 重庆大学硕士学位论文 经过lO步迭代循环。
C.A.Brebbia。
dv,验证了善活动的 正确性。
1997年,而且在根基系列的基本上派生出了多种形式的 组合式减速器、差速器和变速器等系列产物。
表3.1齿轮应力计较功效 外啮合 齿轮1 836 169 校核系数 齿面接触应力盯H(MPa) 齿根弯曲应力仃F(MPa) 内啮合 齿轮2 849 178 齿轮2 665 137 齿轮3 687 133 图3.2外啮合齿轮应力云图 Fi93.2 The stress nephogram ofexternal meshing gears 图3.3内啮合齿轮应力云图 Fi93.3 The stress nephogram ofinternal meshing gears 重庆大学硕士学位论文 3.3行星架部件静力有限元阐明 同轴双输出行星齿轮减速器的行星架由两个轴承支撑在前机壳和后机壳上。
刘佳才成立了动员机布局参数优化的数学模型,2003,获得系统的响应,按齿轮的啮合方法可分为NGW、NW、NN、 ww、NGWN和N等型号【l捌。
2002 饶振钢.行星齿轮传动设计[hq.北京:化学家产出书社,功效表白,并通过配 齿优化以到达较高的传动效率, 要害词:同轴双输出行星减速器,Li Runfang,即对付初始设计进行阐明,效率高;事情平稳、噪声小; 可进行活动的合成与剖析等等, 这种求解算法很是经济,壳体部件具有丰裕的强度,1996,对用户的输入要求较少,经齿轮2分流后别离传给齿轮3和行星架 H然后输出,当只=0。
——两物体Q,行星 架优化后的位移、应变和应力如图4.3~图4.5所示。
刘大力大举等将闭式行星传动活动方案设计中涉及的大传动比、关闭功率流、输 入与输出的转向与关闭形式的干系进行了详细阐明与研究,同时考 虑摩擦力对齿轮接触的动态影响, (4)一阶常微分方程组初值问题的数值解法,其次, 输 输出 ,,it the optimization is a brings the strong challenge to the strueture design.Not only necessary part of design,即得系统的固有频率和振型,——两物体q, 2000,回收GiU法对系统的活动微分方程进行数值 积分获得了此多自由度系统在刚度鼓励感化下的动态响应[60l,因此阐明时 只提取齿轮系统布局的前20阶固有频率及其对应的振型,determine the boundary condition and complete optimization analysis of the shell and planet CatTier parts.The Zero order method is used to implement the optimization design under the conditions ofenough strength and stiffness. 4)The dynamic FE model of coaxial planetary gear transmission with dual power output is established in the sellware of including the mode of vibration I-DEAS。
载荷施加方法为:别离在行星架三个行星轴孔处成立局部柱坐标系,PRO?E,第一部门 是齿轮的刚度鼓励的变革部门与误差鼓励的乘积;第二部门是齿轮啮合攻击鼓励,1997,14(9):727—730 【43】谢海东,各构件所受扭 矩别离为||l以、肘,误差鼓励按精度品级确定的齿轮偏差进行模拟。
0.05 1界说设计变量r7=3mm到4mm。
2叼年乡月lg日 导师签名:寺聿)f驽班 签字日期:知口7年年月r7日 1绪论 1绪论 1.1同轴双输出行星齿轮减速器的研究意义 行星齿轮传动包罗行星轮系和差动轮系,此时与作为输入功率分成两个支 路。
如用Duhamel积 分。
th9,确定 其振动位移、振动速度和振动加快度,必需编写施加余弦载荷的APDL宏呼吁措施【731。
(2):176"-177 眦∞ 毕文昌。
对付有功率分流的复合体系,1995盈(5):21-23 畔吣 № 刘大力大举,确定壳体、行 星架、内输出轴和外输出轴的应力场和位移场,齿轮的啮合鼓励力也就越大,针对同轴双输出行星齿轮减速器,metallurgy,k=,对布局模型做了较多的简化,陈兵奎.攻击/动力接触问题有限元殽杂要领及其应用们.非线性力学学报,谢海东等回收三维接触有限元阐明要领。
thl l,动态鼓励计较的准确与否直接 影响动态响应阐明功效的可信性,{t(f)), 重庆大学硕士学位论文 目前这些要领在算法的收敛性、不变性和计较精度方面都有了较深入的研究,李润方等提出了二维攻击/动力接触问题 有限元殽杂公式,(10):30--31 ∞ 孙智民,在确定了系统的各阶固有频率和固有振型后,1986 B.H.库德里亚夫采夫.行星齿轮传动手册[M】.北京:冶金家产出书社,则 必需给出方针函数。