锥齿箱系统动态激励多体动力学数值仿真研究

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1、2015年10月农机化研究第10期锥齿箱系统动态激励多体动力学数值仿真研究王方平，胡然，杨广祺，朱允龙(贵阳职业技术学院，贵阳550028)摘要:针对国产采棉头锥齿轮传动系统在工作中存在复杂动态激励问题，以采棉头核心工作部件锥齿轮系统为研究对象，基于NX环境建立锥齿轮系统实体模型，应用多体动力学系统ＲecurDyn解算器，采用相对坐标系运动方程理论和完全递归算法对影响齿轮动态激励的刚度激励、误差激励及啮合冲击激励进行耦合分析;改变传统准静态及等效误差近似的分析方法，研究出锥齿轮系统时域内的动态激励，并输出了接触力和接触力矩的时域曲线。研究结果可为国产采棉头锥

2、齿轮系统减振和提高使用寿命提供理论依据。关键词:采棉头;锥齿轮系统;多体动力学;ＲecurDyn;动态激励+中图分类号:S225．911文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)10－0258－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.10.058用新一代多体系统动力学仿真软件ＲecurDyn仿真锥0引言齿轮系统的动态激励。同时，在计算过程中采用了完国产采棉机核心传动部件采棉头锥齿轮系统是全递归算法、相对坐标系运动方程理论和多体动力学一个多自由度、高强度的弹性振动藕合系统，作用于接触理论，减少了整个耦合系统的求解规模，加快了

3、该锥齿轮系统的外部激振力和内部激振力使锥齿轮整个求解过程的速度，提高了求解的稳定性，保证了系统产生复杂无规则的机械振动变形和环境噪声污求解结果的真实性。3种求解算法的融合在求解高染，使得整个采棉机的工作可靠性难以得到保证，影速、大规模和病态问题方面的性能远远超出了其他原［1］响了采棉工作人员的舒适性。目前，国内外在研究始分析方法的机构动力学分析算法，非常适用于本研齿轮系统传动动态激励时，由于齿轮系统动力学问题究求解的大规模、复杂的多体系统动力学耦合问［4］的复杂性，大多数将影响齿轮动态激励的刚度激励、题。该研究结果对国产采棉头锥齿轮系统减振和误差激励及啮合冲

4、击激励分别进行研究讨论。传统提高使用寿命具有重要的理论和工程意义。方法刚度激励采用准静态的方法进行计算拟合，误差1多刚体动力学分析计算模型激励采用等效误差近似的方法进行模拟，啮合冲击激励采用冲击动力学的方法进行计算，然后通过刚度激平水机械厂自主研发的采棉头核心工作部件锥励乘以误差激励再加上啮合冲击激励得到传动过程齿轮系统由锥齿箱箱体、轴、1对锥齿轮、轴承、法兰盘中的动态激励力。这种方法的缺点在于计算过程中及皮带盘等部件构成。这些部件是产生动态激励的未考虑到3种激励的相互耦合作用和齿轮传动系统主要部件，因此对采棉头锥齿轮系统结构数字化建模转动的动态效果，且准静

5、态及等效误差近似的方法使的精确度对结构系统的动态激励多体动力学数值仿［2－4］［5－6］计算结果误差较大。真结果有直接的影响。结构与运动学分析就是通齿轮系统传动动态激励是后续齿轮箱振动响应过数字化三维虚拟模型代替传统的实物系统进行实分析的边界条件。精确的激励力是振动谐响应和箱验和研究，在产品研究开发阶段就可进行实验分析，体噪声分析的前提，与实际情况不相符的激励力会导所以在进行多体动力学齿轮激励耦合分析前必须建致分析结果与实际情况相差甚远，甚至是相反的或错立锥齿轮的实体模型。本研究应用NX的三维实体建误的，失去了后续振动噪声分析的意义。本研究将采模功能，根据分

6、析需求进行详细设计和概念设计，交互建立和编辑各种锥齿轮系统零部件的实体模型，再收稿日期:2014－09－29通过Assemblies模块将各个零件装配，并设定各零件基金项目:“十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAF07B00);贵阳市科技计划项目(［201301］1－12号);贵阳职业技术学院间的相互运动关系，最后得到含有装配关系的锥齿箱科研项目(2014－8)［1，7］实体模型。此三维实体模型称为主模型，是多体作者简介:王方平(1987－)，男，贵州赤水人，讲师，硕士，(E－mail)wangfangping3004@163．com。动动学激励力仿真

7、分析的基础。其整机装配实体模·258·2015年10月农机化研究第10期型图如图1所示，锥齿轮参数如表1所示。齿轮传动系统多刚体动力学计算工况为:主动轮输入转速2200r/min，功率4．4kW。负载扭矩的计算公式为9550×PeMe=(1)N其中，Me为负载扭矩，N·m;Pe为输入功率，kW;N为输入转速，r/min。计算可得:施加在从动轮上的负载扭矩为25．6N·m，并在ＲecurDyn中设定其与主动轮之间的接触关系。动力学计算模型如图2所示。图1采棉头锥齿轮系统装配图表1齿轮参数模型齿轮名称模数齿数齿形角锥距分锥角根锥角分度圆直径主动轮3．752120

8、64．13435°55'32°05'78．75从动轮