[发明专利]一种多级齿轮减速器可靠性虚拟试验方法

说明书

本发明公开了一种多级齿轮减速器可靠性虚拟试验方法，包括如下步骤：1)利用Pro/E建立多级减速器主要零部件参数化模型；2)依据所建立的参数化模型，导入LS‑DYNA进行虚拟样机仿真试验，模拟多级减速器在多种失效模式下的工作状态，提取出最大工作应力；3)依据最大工作应力和材料机械性能统计数据，得到各零部件在实际工况下应力和强度数据的分布类型和分布参数值；4)依据应力和强度数据的分布类型和分布参数值，利用应力‑强度干涉模型,获得多级减速器的可靠度。本发明的方法提高了多级减速器的可靠性，在改变零件参数时不需要对整个减速器重新建模，大大缩短了需要不断依靠真实样机进行试验以改进减速器可靠性水平的研制周期，降低了研制费用。

技术领域

本发明涉及虚拟仿真技术，具体地说是一种多级齿轮减速器的参数化建模与虚拟仿真方法。

背景技术

随着计算机仿真技术的飞速发展，使对各类复杂系统的虚拟仿真试验成为现实。该技术不必建造真实的物理样机，在虚拟环境中即可完成复杂结构的动态仿真，与常规物理试验相比，具有节省试验成本，提高试验效率，缩短研制周期等优点。但虚拟试验技术通常采用确定性的力学模型进行仿真分析，不能够考虑系统随机问题。参数化建模技术可以通过调整参数来修改和控制模型的几何参数，通过变动某些约束参数而不必运行产品的全过程来更新模型，可极大地提高设计效率，因此有必要将参数化建模技术与虚拟仿真技术相结合。

减速器作为原动件与工作机构或执行机构之间的减速传动装置，是机械传动系统中重要的组成部分，在现代机械中应用极为广泛，保证其具有高可靠性是机械设备正常运转的基础。减速器在工作过程中始终承受冲击、振动载荷等外在因素以及安装误差、制造误差、轴系变形等自身因素的影响，使其寿命具有不确定性。因此有必要建立考虑各种随机因素影响下的减速器参数化模型并对其进行虚拟仿真试验。

发明内容

本发明根据多级齿轮减速器的主要故障来源于齿轮的基节偏差和轴承游隙，对减速器齿轮与轴承进行参数化建模，提出一种多级减速器可靠性虚拟试验方法，用于提高多级减速器的可靠性水平。

实现本发明目的所采用的具体技术方案如下：

一种多级齿轮减速器可靠性虚拟试验方法，包括如下步骤：

1)利用Pro/E建立多级减速器各零部件的参数化模型；

2)依据所建立的参数化模型，导入LS-DYNA进行虚拟样机仿真试验，模拟多级减速器在多种失效模式下的工作状态，提取出最大工作应力；

3)依据最大工作应力和材料机械性能统计数据，得到各零部件在实际工况下应力和强度数据的分布类型和分布参数值；

4)依据应力和强度数据的分布类型和分布参数值，利用应力-强度干涉模型,获得多级减速器的可靠度。

所述多级减速器包括高速齿轮轴、高速轴系小齿轮、1级齿轮轴、1轴系大齿轮、1轴系小齿轮、2级齿轮轴、2轴系大齿轮、2轴系小齿轮、3级齿轮轴、 3轴系大齿轮、高速轴系圆锥滚子轴承、高速轴系双列圆柱滚子轴承、1轴系圆锥滚子轴承、1轴系双列圆柱滚子轴承、2轴系圆锥滚子轴承、2轴系双列圆柱滚子轴承、3轴系圆锥滚子轴承、3轴系滚针轴承。

建立多级减速器各零部件的参数化模型包括：

零件参数化建模：对同类零部件，创建单个零部件的函数曲线、拉伸轮廓、阵列化完成轮廓创建；修改零部件参数完成该类所有零部件参数化建模；

组建参数化建模：新建组件模板区域用于放置装配体，导入一个零件作为基准零件，添加其余零件至装配体中，添加位置关系约束，从而完成装配体的参数化建模。