基于ADAMS的齿轮传动特性仿真分析.pdf

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1、垒l兰生鱼翌竺万方数据基于ADAMS的齿轮传动特性仿真分析BasedonA队MSofgeart憎nsmIssIoncha哺cte—sUcsImⅢationanalysis连锦程，崔建昆LIANJin—cheng，CUIJian-kun(上海理工大学机械工程学院，上海200093)摘要：文章基于ADAMs对齿轮传动特性进行了仿真分析，获得设计齿轮在直实工作条件下的啮合性能．从而形成齿面加工参数设计的闭环修正系统。关键词：ADAMs；齿轮传动；仿真分析中圈分类号：THl32文献标识码：B文章编号：1009一们3

2、4(2011)12(上)一0148一03DoI：103969／j．issn1009—0134．2011．12(上)．440引言在齿轮产品试制之前，对齿轮空载和承载情况下的啮合过程进行计算机仿真，以获得设计齿轮在真实工作条件下的啮合性能，形成齿面加工参数设计的闭环修正系统，对于缩短研发周期、减少研究失误、节省试制费用和提高设计质量有着很重要的意义。ADAMs是集成建模、求解和可视化技术一体的运动仿真软件，是当今世界上应用范围最广的机械系统动力学仿真分析平台之一。它已成功应用于汽车工程、航空航天、铁路车辆、工程

3、机械和工业机械等领域。本文以齿轮泵为模型，进行了分析。1泵齿轮副传动特性分析物理建模是在几何模型的基础上，对齿轮泵齿轮副系统的各个零件添加物理属性，包括：确定组成系统部件的材料密度、泊松比和弹性模量：设置所有部件的质量和惯性矩；确定装配部件间的约束关系和设置相应的主轴驱动参数；作用在齿轮副系统的各种外力和机构部件问的摩擦力等⋯。通过建立模型得到同真实齿轮泵齿轮副在几何形状和物理性能等方面都完全一致的虚拟样机o。1．1齿轮泵样机简化几何模型导入到ADAMS齿轮泵属于典型的旋转类机械，在轴承上固定的外齿轮作为工

4、作的主体，驱动直廓内齿轮，内齿轮在旋转运动过程中，依靠固定的月牙体把内外齿轮的型腔分为高低压区，主动的内齿轮在原动件电机的驱动下把液体从低压区输向高压区。齿轮泵齿轮副主要部件在导入ADAMs软件环境中，定位齿轮副部件的泵体基座不再单独建立详细的几何模型，而由ADAMs，View中的零件机架(Gfound)替代。物理样机中原来安装在泵体基座中的渐开线齿轮，直线齿廓内齿轮和月牙在简化后的虚拟样机中根据ADAMS，view默认设置，在导入齿轮副装配体过程中直接定义安装在机架上。导入到ADAMS，view环境下的齿

5、轮副的几何模型”“如图I所示。∑剑懂全剥旦q垒盟匮钏b删型型笪J划剑n⋯●m13∞刮倒倒●I如I＆Jm删蚋卧M拿muq¨脚¨s帅恤#IooI}幽∞m帅l¨unbe∞翌1．2齿轮材料的选取和设置通过菜单设置内外齿轮材料，内外齿轮材料选择的原则为：应使齿面具有足够的耐磨性和硬度，渐开线齿心具有足够的韧性，以防止齿面的各种失效，还应具有良好的冷、热加工的工艺性，以达到齿轮的各种技术要求。考虑齿轮泵在泵油过程中受到油压载荷冲击特殊的工况要求，啦■日_：2011—09—12作宙鼍介：连锦程(1984一)，男，陕西榆林

6、人，研究生，研究方向为电动汽车行星齿轮传动。11明l第33卷第12期∞11—12(上)万方数据选用硬度和韧性综合性能好的优质碳素结构钢。ADAMs，view环境下通过几何体积和材料类型直接设置齿轮副内外齿轮的物理特性：材料密度为p=7．80le．006kg，Ⅱm”3，泊松比为Y=o．29和弹性模量为E=2．07e+005newton，mm4+2，系统将自动生成内外齿轮的质心标记点和各齿轮的沿各轴向转动惯量。1．3确定齿轮泵零件间约束关系齿轮泵中内啮合结构中运动副约束关系的描述如下：1)固定副：月牙和机架间的

7、添加的约束，月牙的自由度全部受到约束，它不参与运动，把内外齿轮形成的型腔结构分为低压区和高压区。2)旋转副：渐开线外齿轮和机架，直廓内齿轮和机架间组成两个旋转副。根据齿轮泵的运动特征，泵的驱动选为旋转运动。在渐开线外齿轮和机架之间形成的旋转副上定义样机的驱动，齿轮泵中施加的驱动由电动机提供，在虚拟样机模型中，选择旋转运动模块MOTIoN模拟驱动电机，赋予驱动电机恒定的转速Vl=600r，min和Vl=1000r，min，研究分析在这两种工况下内外齿轮的传动特性和啮合特性。3)齿轮副：齿轮副由内外两个齿轮组成

8、，约束渐开线外齿轮和直廓内齿轮间的传动关系。在设置齿轮副的过程中要准确地定位好速度标记点，它位于两个齿轮的接触点处，速度标记点处的z轴应指向齿轮啮合运动的方向”1。内外齿轮都以速度标记坐标系为自己的定位坐标系，齿轮的传动比有速度标记到两个连接点的距离所决定”’，添加完约束和定义驱动的内外齿轮啮合结构如图2所示。1．4泵齿轮传动特性结果分析进行齿轮啮合的运动学仿真，不考虑到系统内部旋转副处轴承的摩擦阻力，仿真时间设