资源描述：
《基于ADAMS的变速器虚拟样机仿真分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、基于ADAMS的变速器虚拟样机仿真分析陈福向广东粤电集团沙角A电厂,511700王晓笋武汉大学动力与机械学院,430072摘要：利用UG二次开发功能建立变速箱的CAD模型，在ADAMS/VIEW内通过装配建立模型的虚拟样机模型，通过编写接触力计算子程序实现了轮齿啮合力的计算，结合脚本控制语句实现了变速换挡过程的仿真。关键词：变速器，虚拟样机，啮合力，换挡1.CAD模型的建立ADAMS/VIEW环境下需要借助外界CAD软件建立变速箱模型，采用Unigraphics(UG)[1]提供的Opengrip二次开发语言，编写了外啮合齿轮的参数化建模程序[2
2、]，通过调试编译生成可执行文件gear.grx。在UG中齿轮的参数化建模程序的运行界面如下图1所示，需要提供的信息有齿轮的模数m、齿数Z、压力角A、齿顶高系数F、齿根高系数C、变位系数X和齿厚B。图1、UG内参数化齿轮建模对话框图2、在UG里建立的CAD模型图2所示的就是在UG中建立的变速箱CAD模型，对于造型复杂的齿轮可以很方便的建立，而且可以实现啮合齿轮对之间的轮齿精确咬合，从而为下一步向ADAMS中传输准确模型奠定了基础，ADAMS的SOLVER核心程序计算时，支持的基本三维模型格式是PARASOLID格式，因此，在UG中利用该软件提供的输
3、出功能，输出所有独立刚体的PARASOLID格式文件。2.虚拟样机模型的建立图3、变速箱的虚拟样机动力学模型（不含机架）利用ADAMS/VIEW进行组装，并根据各个部件之间的运动约束关系，在刚体上添加不同的铰约束和相互的接触力作用，其中接触力使用用户自编译的动态链接库文件计算，得到了变速箱的虚拟样机模型，如图3所示。为了加快模型计算速度和计算的精确度，利用ADAMS软件提供的二次开发接口，利用FORTRAN编写了接触力的子程序，主要的ADAMS内部函数包括CNFSUB和CFFSUB，其中CNFSUB子函数用于计算接触力，其格式如下：SUBROUT
4、INECNFSUB(ID,TIME,PAR,NPAR,LOCI,NI,LOCJ,NJ,&GAP,GAPDOT,GAPDOTDOT,AREA,DFLAG,IFLAG,FORCE)其中PAR为程序输入参数，PAR被定义为一个列向量，其中K=PAR(1)表示接触刚度，E=PAR(2)表示刚性接触力指数，C=PAR(3)表示阻尼，D=PAR(4)默认穿透深度。CFFSUB用于计算摩擦力，输入的格式如下：SUBROUTINECFFSUB(ID,TIME,PAR,NPAR,LOCI,LOCJ,X,XDOT,&NFORCE,AREA,DFLAG,IFLAG,F
5、ORCE)其中US=PAR(1)表示静态摩擦系数，UD=PAR(2)表示动态摩擦系数，VS=PAR(3)表示静摩擦速度，VD=PAR(4)表示动摩擦速度。该程序包含了基于IMPACT函数的接触力计算程序和摩擦力计算程序，因此，对接触力的计算可以通过调用用户编译子程序实现，输入的格式如图4所示。图4、ADAMS中通过自编译动态链接库计算接触力的输入对话框1.ADAMS/VIEW中虚拟样机模型的仿真ADAMS内部提供一些数值分析中常用求解器包括GSTIFF(GEARSTIFF)、WSTIFF(Wielengastiff)、Constant_BDF、A
6、BAM(Adams-Bashforth-Adams-Moulton)和RKF45(Runge-Kutta-Fehlberg)[3]。不同的求解器有不同的特点，如GSTIFF是ADAMS预设求解器，其运算速度快，但对于系统的速度以及加速度的计算容易产生误差，而且因为系统的Jacobian矩阵是需要求逆，在步长非常小的情况下，会出现计算失败的导致仿真失败的问题；而WSTIFF则具有刚性稳定、可变阶数、可变步长等特点，而且最多可计算6阶微分方程组。其他的求解器有都具有不同的优点和缺点，复杂机械系统选择仿真环境时，需要确定其是一个典型的动力学仿真，而且因
7、为仿真过程中物体之间有大量的接触力出现，因此选择WSTIFF求解器，同时选择SI2(StabilizedIndex2)方程转换运算，以提高计算结果的精确度。仿真时间和步长的设置也需要针对模型的不同进行设置，时间越长越能观察系统的长期运动学和动力学行为，而步长选择的越小就可以获得越精确的解答，但是计算时间也更长。变速箱模型取1、3、5档位为仿真对象，在ADAMS/VIEW中建立变速箱的动力学模型，输出ADAMSSOLVECOMMANDFILE的形式，存储为ADM文件，并且通过ADAMS所支持的命令控制语句文件（ACF－ADAMSCOMMANDFIL
8、E）来添加仿真控制脚本[4]，以ADAMS/SOLVE为后台求解器，仿真过程设定仿真求解器为DYNAMIC，仿真时间为2秒，仿真的输入速
