基于虛擬樣機技術的某減速器動態特性仿真分析

楊高宏

（山西機電職業技術學院，山西 長治 046011）

基于虛擬樣機技術的某減速器動態特性仿真分析

楊高宏

（山西機電職業技術學院，山西 長治 046011）

本文首先借助三維建模軟件PRO/E和虛擬樣機軟件ADAMS建立了某減速器的虛擬樣機模型，然后對模型進行動態特性仿真，最后將仿真結果和理論計算進行比較，從而證明了基于虛擬樣機技術的機械傳動系統動態特性仿真分析的可行性。

減速器；虛擬樣機；動態特性；仿真

本文首先借助三維建模軟件PRO/E建立了某減速器的三維模型，然后通過軟件MECHANISM/PRO將模型導入至ADAMS中。在ADAMS中給模型定義驅動、載荷和約束等，從而完成虛擬樣機模型的建立。最后對模型進行動態特性仿真分析，通過將仿真結果和理論計算進行比較，說明了基于虛擬樣機技術的機械傳動系統動態特性仿真分析的可行性。

1 虛擬樣機模型的建立

1.1 三維模型的建立

本文利用CAD軟件PRO/E建立了某減速器實體模型，如圖1所示。減速器各齒輪參數如表1。

圖1 某減速器三維實體模型（內齒圈等隱藏）

表1 減速器齒輪各參數表

1.2 虛擬樣機模型的建立

通過軟件MECHANISM/PRO將模型從PRO/E導入至ADAMS中。在ADAMS中給模型定義驅動、載荷和約束等，從而完成虛擬樣機模型的建立。

2 虛擬樣機模型的動態特性仿真分析

2.1 齒輪轉速的仿真分析

首先對虛擬樣機模型進行仿真參數的設定，設定小錐齒輪軸輸入轉速為180 r/min（1 080°/s），兩邊行星架負載扭矩為25 000 n·m?，F分別提取輸入軸、大錐齒輪軸和左端的輸出軸轉速曲線，如圖2、3、4所示。由表2數據可以得出：各級齒輪轉速仿真值和理論值相對誤差很小，由仿真得到的傳動比和理論計算傳動比也很相近，從而可以說明該虛擬樣機模型滿足齒輪傳動比的要求。

圖2 輸入軸轉速曲線

圖3 大錐齒輪軸轉速曲線

表2 轉速和傳動比仿真值與理論值對比

2.2 齒輪嚙合力的仿真分析

本文分別提取了左端太陽輪與行星輪嚙合力時域頻域和左端內齒圈與行星輪嚙合力時域頻域，如圖5、圖6所示。由圖5時域圖可知，左端太陽輪與行星輪嚙合力的平均值為3 2853.9 N，與理論計算值33068.8相當接近，相對誤差0.65%。由圖5、圖6頻域圖可知，左端太陽輪與行星輪嚙合力在26.97 Hz頻率點幅值最大，即嚙合頻率為26.97 Hz，而左端內齒圈與行星輪嚙合力在27.02 Hz頻率點幅值最大，即嚙合頻率為27.02Hz，這均與它們的理論嚙合頻率27.0Hz相當接近，進一步說明了仿真結果是正確的。

圖5 左端太陽輪與行星輪嚙合力時域頻域圖

圖6 左端內齒圈與行星輪嚙合力時域頻域圖

3 結束語

本文借助虛擬樣機技術對某減速器進行了仿真，并將仿真結果和理論計算進行了比較，結果基本吻合，從而說明了基于虛擬樣機技術的機械傳動系統動態特性仿真分析是可行的。

[1]鐘建琳.Pro/E零件造型實用教程[M].北京：機械工業出版社，2001，2-3.

[2]田會方，林喜鎮，趙恒.基于Pro/E和ADAMS齒輪嚙合的動力學仿真[J].機械傳動，2006，30(06):66-69.

[3]芮執元，程林章.基于Pro/E與ADAMS結合的虛擬樣機動態仿真[J].現代制造工程，2005，(01):56-57.

[4]李金玉，勾志踐，李媛.基于ADAMS的齒輪嚙合過程中齒輪力的動態仿真[J].機械，2005，32(3):15-17.

Simulation Analysis of Dynam ic Characteristics of a Reducer based on VirtualPrototype Technology

YANGGao-hong
(Shanxi Institute ofMechanicaland Electrical Engineering，Changzhi，Shanxi046011，China)

Firstly,using 3Dmodeling software PRO/E and the virtual prototype software ADAMS to establish the virtual prototype model of a reducer,and then the dynamic characteristics simulation of the model,finally compares the simulation results and theoretical analysis,which proves the feasibility ofmechanical transmission system dynamic characteristic simulation based on virtualprototype technology.

reducer;virtualprototype；dynamic characteristics；simulation

TG76

A

1672-545X（2013）04-0261-02

2013-01-07

楊高宏（1979—），男，山西武鄉人，主要從事機械故障診斷，信號處理，機械系統動態仿真。