行星齿轮传动系统的建模与仿真研究
|
摘要
利用实体建模软件Pro/Engineer建立了矿用减速器输出部的行星齿轮传动系统的虚拟样机,并利用Pro/Engineer与动力学仿真分析软件ADAMS、有限元分析软件ANSYS三者间的接口,将虚拟样机导入到ADAMS中建立仿真模型,得到了齿轮之间的接触力,验证了样机结构的合理性;将Pro/Engineer中建立的行星齿轮传动系统的行星架组件的三维实体模型导入ANSYS中生成行星架组件的有限元模型,进行结构静力学分析,得到了行星架组件的应力分布云图和位移分布云图,验证了行星架组件结构设计的合理性和正确性。
The virtual prototype of the planetary gear drive system which is the output mechanism of the mine reducer, is built with 3D solid modeling software Pro/Engineer. There are interfaces among Pro/ENGINEER, dynamical and simulative analyzing software ADAMS and finite element analyzing software ANSYS. Then the virtual prototype model is imported into ADAMS, and the simulation model is finished building. The contact forces can be solved, and the structures are validated be reasonable. After importing the planet carrier of the planetary gear drive system into ANSYS, the finite element analyzing model is established. The statics of structures is analyzed on the model, and the nephograms of the stress distribution and displacement distribution are acquired. The structural design is shown to be rational and accurate.
The virtual prototype of the planetary gear drive system which is the output mechanism of the mine reducer, is built with 3D solid modeling software Pro/Engineer. There are interfaces among Pro/ENGINEER, dynamical and simulative analyzing software ADAMS and finite element analyzing software ANSYS. Then the virtual prototype model is imported into ADAMS, and the simulation model is finished building. The contact forces can be solved, and the structures are validated be reasonable. After importing the planet carrier of the planetary gear drive system into ANSYS, the finite element analyzing model is established. The statics of structures is analyzed on the model, and the nephograms of the stress distribution and displacement distribution are acquired. The structural design is shown to be rational and accurate.
引文
[1] 饶振纲.行星传动机构设计.北京:国防工业出版社, 1994
[2] 李润方,王建军.齿轮系统动力学.北京:科学出版社 .1997
[3] 王春光.行星齿轮传动动态特性的研究.哈尔滨船舶锅炉轮机研究所, 2005.3
[4] 饶振纲.行星齿轮传动设计.北京:化学工业出版社, 2003.9
[5] 范兴国,盛君豪等.渐开线齿轮行星传动的设计与制造.北京:机械工业出版社,2002.4
[6] 王国强,张进平,马若丁.虚拟样机技术及其在 ADAMS 上的实践.西安:西北工业大学出版社,2002.3
[7] 熊光楞,郭斌,陈晓波,蹇佳.协同仿真与虚拟样机技术.北京:清华大学出版社,2004.8
[8] James C.Schaaf , jr.Faye Lynn Thompson.System Concept Development with Virtual Prototyping.Proceedings of the 1997 Winter Sinmulation Conference ,1998.941～ 947
[9] Joseph P.De Kroom, Bert Bras.Practical Considerations and Lessons Learned in Setting up a Virtual Reality System for Industrial Virtual Prototyping.Detc2001/Cie—21258
[10] The Availability of Low-Cost Prototyping.Prime Faraday Technology Watch,2001
[11] Kerttula M,Salmela M,Heikkinen M.Virtual Reality Prototyping-a Framewrok of the Development of Electronics and Telecommunications Product.Proceedings of 8th IEEE international Workshop on Rapid System Prototyping,1997
[12] 熊光楞,李伯虎,柴旭东 .虚拟样机技术.系统仿真学报,2001,13( 1):114～117
[13] 李瑞涛,方湄,张文明,彭龙洲.虚拟样机技术的概念及应用.金属矿山,2000,(7):38～40
[14] 基于虚拟样机技术的变速器动力学仿真研究.天津大学硕士毕业论文.2004.1
[15] 张树生,杨茂奎,朱名铨等.虚拟制造技术.西北工业大学出版社, 2006.2
[16] 洪炳镕,蔡则苏,唐好选.虚拟现实及其应用.国防工业出版社, 2005.5
[17] 轧机液压辊缝监控系统的建模与仿真.辽宁工程技术大学硕士学位论文.2006
[18] 郑 建 荣 .ADAMS-- 虚 拟 样 机 技 术 入 门 与 提 高 . 北 京 : 机 械 工 业 出 版 社 ,2002.1.187-204.
[19] 李军,邢俊文等.ADAMS 实例教程.北京:北京理工大学出版社, 2002.7.
[20] 施洪生,滕健.SolidWorks 中行星齿轮传动的快速装配.中国制造业信息化,2006 年 6 月,第 35 卷第 11 期, 71~73
[21] 李金玉,勾志践,李媛. 基于 ADAMS 的齿轮啮合过程中齿轮力的动态仿真.设计与研究,2005 年第 3 期,总第 32 卷,15～17
[22] 多 点 成 形 压 力 机 多 轴 齿 轮 传 动 调 形 系 统 的 动 力 学 仿 真 .吉 林 大学 硕 士 学 位 论文.2005.6.
[23] 基 于差 动 轮 系 的 可 控 软 起 动 装 置 虚 拟 产 品 开 发 研 究 .太 原 理 工大 学 硕 士学 位论文.2005.5.
[24] 华顺刚,佘国权,苏铁明.基于 ADAMS 的减速器虚拟样机建模及动力学仿真.机械设计与研究,2006 年 12 月第 22 卷第 6 期.
[25] 张波,盛和太.ANSYS 有限元数值分析原理与工程应用.北京:清华大学出版社,2005.9.
[26] Saeed Moaveni 著 , 欧 阳 宇 , 王 菘 译 .Finite Element Analysis :Theory and Application With ANSYS.北京:电子工业出版社, 2003.6
[27] 陈晓霞.ANSYS7.0 高级分析.北京:机械工业出版社, 2004.6
[28] 王国强.实用工程数值模拟技术及其在 ANSYS 上的实践.西安:西北工业大学出版社,1998.8
[29] 周宁,冼进.ANSYS 机械工程应用实例.北京:中国水利水电出版社, 2006.5
[30] 易日.使用 ANSYS6.0 进行静力学分析.北京:北京大学出版社, 2002.9
[31] 高秀华等.机械三维动态设计仿真技术.北京:北京化学工业出版社工业装备与信息工程出版中心,2003.
[32] 林清安.Pro/Engingeer 零件设计.北京:北京大学出版社, 2003.1
[33] 江耕华.机械传动设计手册.北京:煤炭工业出版社, 1983.4
[34] 杨平,袁盛治,肖铁英.行星齿轮传动行星架的有限元分析.机械与电子,1994(6):18～19
[35] 陆仲绩,冯经若.行星架的有限元分析.煤矿机电, 1996.6: 17～ 21
[36] 袁包钢,戴莹,朱江平.兆瓦级风机主齿轮箱体行星架的有限元分析.2003 年中国太阳能学会学术年会,935～937
[37] 行星架结构、变形及应力状态分析与研究.燕山大学硕士学位论文.1991.1
[38] 李润方,龚剑霞.接触问题数值方法及其在机械设计中的应用.重庆:重庆大学出版社,1991,2.
[39] T.Chiang,R.H.Badgley.Reduction of Vibration and Noise Generated by Planetary Ring Gears in Helicopter Aircraft Transmission. Journal of Engineering for Industry.1973,93:1149-1158
[40] F.Cunliffe , J.D.Smith , D.B.Welbourn.Dynamic Tooth Loads in Epicyclic Gears.Journal of Engineering for Industry. 1974,94:578-584
[41] M.Botman.Epicyclic Gear Vibration.Journal of Engineering for Industry.1976,96: 811-815
[42] J.L.Frater, R.August, F.B.Oswald.Vibration in Planetary Gear System with Unequal Planet Stiffness. NASATechnical Memorandum. 1983,8:28-34
[43] Mark, J.Valco.Planetary Gear Train Ring Gear and Support Structure Investigation. Cleveland State University.1992:86-254
[44] P.Velex, L.Flamand.Dynamic Response of Planetary Trains to Mesh Parameter Excitations.ASME Journal of Mechanical Design.1996,118:7-14
[45] J.Lin, R.G.Parker.Analytical Characterization of the Unique Properties of Planetary Gear Free Vibration.Journal of Vibration andAcoustics.1999,121:316-321
[46] J.Lin, R.G.Parker.Structured Vibration Characteristics of Planetary Gears with Unequally Spaced Planets.Journal of Sound and Vibration.2000,233(5):921-928
[47] Ahmet , Kahraman.Free Torsional Vibration Characteristics of Compound Planetary Gear Sets.Mechanism and Machine Theory.2001,36:953- 971
[48] 杨 建 明 . 行 星 齿 轮 机 构 弹 性 动 力 学 建 模 . 桂 林 电 子 工 业 学 院 学 报 ,2000,20(2):48-52
[49] 谢 志江 ,朱 才 朝 .带运 动 副 间 隙 的 内 齿 行 星 齿 轮 传 动 动 力 学 研 究 .机 械 设 计与制造,1999,6:44-46
[50] 孙涛,胡海岩.基于离散傅立叶变换与谐波平衡法的行星齿轮系统非线性动力学分析. 机械工程学报,2002,38(11):58-61
[51] 刘 景 军 ,陈 作 炳.齿 轮 传 动 振 动 分 析 与 动 态 性 能 优 化 设 计 研 究 .武 钢 职 工 大学学报,2000.9 第 12 卷第三期
[2] 李润方,王建军.齿轮系统动力学.北京:科学出版社 .1997
[3] 王春光.行星齿轮传动动态特性的研究.哈尔滨船舶锅炉轮机研究所, 2005.3
[4] 饶振纲.行星齿轮传动设计.北京:化学工业出版社, 2003.9
[5] 范兴国,盛君豪等.渐开线齿轮行星传动的设计与制造.北京:机械工业出版社,2002.4
[6] 王国强,张进平,马若丁.虚拟样机技术及其在 ADAMS 上的实践.西安:西北工业大学出版社,2002.3
[7] 熊光楞,郭斌,陈晓波,蹇佳.协同仿真与虚拟样机技术.北京:清华大学出版社,2004.8
[8] James C.Schaaf , jr.Faye Lynn Thompson.System Concept Development with Virtual Prototyping.Proceedings of the 1997 Winter Sinmulation Conference ,1998.941～ 947
[9] Joseph P.De Kroom, Bert Bras.Practical Considerations and Lessons Learned in Setting up a Virtual Reality System for Industrial Virtual Prototyping.Detc2001/Cie—21258
[10] The Availability of Low-Cost Prototyping.Prime Faraday Technology Watch,2001
[11] Kerttula M,Salmela M,Heikkinen M.Virtual Reality Prototyping-a Framewrok of the Development of Electronics and Telecommunications Product.Proceedings of 8th IEEE international Workshop on Rapid System Prototyping,1997
[12] 熊光楞,李伯虎,柴旭东 .虚拟样机技术.系统仿真学报,2001,13( 1):114～117
[13] 李瑞涛,方湄,张文明,彭龙洲.虚拟样机技术的概念及应用.金属矿山,2000,(7):38～40
[14] 基于虚拟样机技术的变速器动力学仿真研究.天津大学硕士毕业论文.2004.1
[15] 张树生,杨茂奎,朱名铨等.虚拟制造技术.西北工业大学出版社, 2006.2
[16] 洪炳镕,蔡则苏,唐好选.虚拟现实及其应用.国防工业出版社, 2005.5
[17] 轧机液压辊缝监控系统的建模与仿真.辽宁工程技术大学硕士学位论文.2006
[18] 郑 建 荣 .ADAMS-- 虚 拟 样 机 技 术 入 门 与 提 高 . 北 京 : 机 械 工 业 出 版 社 ,2002.1.187-204.
[19] 李军,邢俊文等.ADAMS 实例教程.北京:北京理工大学出版社, 2002.7.
[20] 施洪生,滕健.SolidWorks 中行星齿轮传动的快速装配.中国制造业信息化,2006 年 6 月,第 35 卷第 11 期, 71~73
[21] 李金玉,勾志践,李媛. 基于 ADAMS 的齿轮啮合过程中齿轮力的动态仿真.设计与研究,2005 年第 3 期,总第 32 卷,15～17
[22] 多 点 成 形 压 力 机 多 轴 齿 轮 传 动 调 形 系 统 的 动 力 学 仿 真 .吉 林 大学 硕 士 学 位 论文.2005.6.
[23] 基 于差 动 轮 系 的 可 控 软 起 动 装 置 虚 拟 产 品 开 发 研 究 .太 原 理 工大 学 硕 士学 位论文.2005.5.
[24] 华顺刚,佘国权,苏铁明.基于 ADAMS 的减速器虚拟样机建模及动力学仿真.机械设计与研究,2006 年 12 月第 22 卷第 6 期.
[25] 张波,盛和太.ANSYS 有限元数值分析原理与工程应用.北京:清华大学出版社,2005.9.
[26] Saeed Moaveni 著 , 欧 阳 宇 , 王 菘 译 .Finite Element Analysis :Theory and Application With ANSYS.北京:电子工业出版社, 2003.6
[27] 陈晓霞.ANSYS7.0 高级分析.北京:机械工业出版社, 2004.6
[28] 王国强.实用工程数值模拟技术及其在 ANSYS 上的实践.西安:西北工业大学出版社,1998.8
[29] 周宁,冼进.ANSYS 机械工程应用实例.北京:中国水利水电出版社, 2006.5
[30] 易日.使用 ANSYS6.0 进行静力学分析.北京:北京大学出版社, 2002.9
[31] 高秀华等.机械三维动态设计仿真技术.北京:北京化学工业出版社工业装备与信息工程出版中心,2003.
[32] 林清安.Pro/Engingeer 零件设计.北京:北京大学出版社, 2003.1
[33] 江耕华.机械传动设计手册.北京:煤炭工业出版社, 1983.4
[34] 杨平,袁盛治,肖铁英.行星齿轮传动行星架的有限元分析.机械与电子,1994(6):18～19
[35] 陆仲绩,冯经若.行星架的有限元分析.煤矿机电, 1996.6: 17～ 21
[36] 袁包钢,戴莹,朱江平.兆瓦级风机主齿轮箱体行星架的有限元分析.2003 年中国太阳能学会学术年会,935～937
[37] 行星架结构、变形及应力状态分析与研究.燕山大学硕士学位论文.1991.1
[38] 李润方,龚剑霞.接触问题数值方法及其在机械设计中的应用.重庆:重庆大学出版社,1991,2.
[39] T.Chiang,R.H.Badgley.Reduction of Vibration and Noise Generated by Planetary Ring Gears in Helicopter Aircraft Transmission. Journal of Engineering for Industry.1973,93:1149-1158
[40] F.Cunliffe , J.D.Smith , D.B.Welbourn.Dynamic Tooth Loads in Epicyclic Gears.Journal of Engineering for Industry. 1974,94:578-584
[41] M.Botman.Epicyclic Gear Vibration.Journal of Engineering for Industry.1976,96: 811-815
[42] J.L.Frater, R.August, F.B.Oswald.Vibration in Planetary Gear System with Unequal Planet Stiffness. NASATechnical Memorandum. 1983,8:28-34
[43] Mark, J.Valco.Planetary Gear Train Ring Gear and Support Structure Investigation. Cleveland State University.1992:86-254
[44] P.Velex, L.Flamand.Dynamic Response of Planetary Trains to Mesh Parameter Excitations.ASME Journal of Mechanical Design.1996,118:7-14
[45] J.Lin, R.G.Parker.Analytical Characterization of the Unique Properties of Planetary Gear Free Vibration.Journal of Vibration andAcoustics.1999,121:316-321
[46] J.Lin, R.G.Parker.Structured Vibration Characteristics of Planetary Gears with Unequally Spaced Planets.Journal of Sound and Vibration.2000,233(5):921-928
[47] Ahmet , Kahraman.Free Torsional Vibration Characteristics of Compound Planetary Gear Sets.Mechanism and Machine Theory.2001,36:953- 971
[48] 杨 建 明 . 行 星 齿 轮 机 构 弹 性 动 力 学 建 模 . 桂 林 电 子 工 业 学 院 学 报 ,2000,20(2):48-52
[49] 谢 志江 ,朱 才 朝 .带运 动 副 间 隙 的 内 齿 行 星 齿 轮 传 动 动 力 学 研 究 .机 械 设 计与制造,1999,6:44-46
[50] 孙涛,胡海岩.基于离散傅立叶变换与谐波平衡法的行星齿轮系统非线性动力学分析. 机械工程学报,2002,38(11):58-61
[51] 刘 景 军 ,陈 作 炳.齿 轮 传 动 振 动 分 析 与 动 态 性 能 优 化 设 计 研 究 .武 钢 职 工 大学学报,2000.9 第 12 卷第三期