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1、车辆与动力技术2008年第1期总第109期Vehicle&PowerTechnology文章编号:100924687(2008)0120017205基于LS-DYNA的行星齿轮非线性动力学特性研究范凤明,李振平,凌云(中国北方车辆研究所,北京100072)摘要:齿轮时变啮合刚度是研究齿轮传动过程中噪声、振动、动力学分析的重要依据.文中采用参数化建模方法建立了某行星排三维模型,应用非线性动力学软件LS-DYNA软件分析该行星排的齿面接触应力随时间的变化,并根据轮齿变形和相应的接触应力,得出行星齿轮内外啮合的时变刚度曲线,仿真分析与理论分
2、析相吻合,为进一步研究行星排的动力学特性奠定基础.关键词:行星齿轮传动;非线性动力学;接触应力;时变啮合刚度中图分类号:TH122文献标识码:ANonlinearDynamicsofaPlanetaryGearAnalysisBasedonLS-DYNAFANFeng2ming,LIZhen2ping,LINYun(ChinaNorthVehicleResearchInstitute,Beijing100072,China)Abstract:Thetime-variablestiffnessofgearisanessentialbas
3、isforanalysingnoiseandvibrationanddynamicsanalysisintransmissionsystems.Inthispaper,aplanetarygearsystem’s3Dfiniteelementmodelisestablishedbyintroducingthemethodofparametricmodeling.Thevariationofthedynamicrootstresswithtimeundermovingloadisinvestigatedbymeansofnon-line
4、ardynamicsoftLS-DYNA.De2pendingonthetoothdeformationandcontactstressofgear,thetime-variablestiffnessisacquired.Theresultofsimulationanalysisandtheoryanalysisiscoincident.Keywords:planetarygeartrain;nonlineardynamics;contactstress;time-varyingmeshstiffness行星齿轮传动结构紧凑、体积小、
5、传动比大、性变形对应着周期变化的齿轮啮合刚度,因而刚度承载能力强,广泛应用于汽车、航空、军用车辆以的周期性变化是任何形式的齿轮啮合不可避免的.及其它领域.由于行星齿轮的结构复杂,早期有关特别是行星齿轮传动,同时包含着内啮合和外啮合[1]研究大都局限于系统的静态性能.近二十年以的多对齿轮副,而且对于不同齿轮副的内外啮合,来,才开始对行星齿轮动态特性做了较多研究,但啮合周期的相位也不同.因此需要对行星齿轮系统[2-4]大都局限于线性范围.实际传动过程中,齿轮进行非线性动力学研究,确定其时变啮合刚度.一[4][5-6]啮合刚度和轮齿弹性变形
6、紧密相关,周期变化的弹般求时变刚度采用石川法和有限元法.本文收稿日期:2007210216作者简介:范凤明(1979-),男,硕士研究生.李振平(1975-),男,高级工程师,硕士生导师.©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net·18·车辆与动力技术2008年建立某行星齿轮的三维模型,用非线性动力学方法在LS-DYNA中划分单元的同时,必须对行对该行星齿轮啮合过程的应力变化过程进行仿真分星齿
7、轮进行Part的设置,以便对各个部分进行接析,研究行星齿轮啮合时轮齿的受力和相应的变触定义,并在传动过程中输出齿轮接触对的接触力形,据此得出行星齿轮内外啮合时刚度随时间的变及其变形.化情况.1行星齿轮有限元模型的建立111电动机数学模型本文以某变速箱的一个行星排为研究对象建立模型,其传动简图见图1所示.行星排由太阳轮、4个行星轮、行星架和齿圈构成,这里齿圈固定在箱体上.该行星排的基本参数见表1.图1行星排结构示意图表1行星齿轮参数参数太阳轮行星轮齿圈模数444齿数362076113边界条件的确定齿形角252525根据前面有限元模型中给
8、出的Part进行接触定义,共有太阳轮-行星轮、齿圈-行星轮8对接齿宽343232触对;取太阳轮-行星轮的四对啮合齿,齿圈-行星轮四对对应啮合齿对,每个齿的两面都定义接112网格划分触.通过定义接触对可以保证轮齿啮合时接触
