[发明专利]一种少齿差行星减速器动力学仿真分析方法

摘要

本发明公开了一种少齿差行星减速器动力学仿真分析方法，运用机械系统动力学自动分析系统(ADAMS)模块对少齿差减速器进行了运动学仿真，仿真结果显示，双联齿轮和输出齿轮的转速及减速器的传动比与理论计算结果相吻合，从而验证了模型的正确性。采用有限元分析模块对减速器进行动态接触仿真分析，仿真结果显示，接触齿对的啮合力与理论计算结果误差在7％以内，进一步分析了在动态啮合过程中不同载荷对轮齿啮合力和接触面积的影响。同时，研究了齿轮在额定载荷作用下，轮齿实际接触齿数以及载荷的分配，为减速器动力学分析和工程应用提供依据。

主权项

一种少齿差行星减速器动力学仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在三维建模模块中建立三维实体模型，然后导入机械系统动力学自动分析系统中：定义约束：固定齿轮加固定副→各级齿轮上加转动副→齿轮之间加实体接触碰撞→偏心轴上加转速驱动→输出齿轮上加负载转矩；其中，转动副的定义包括：定义偏心轴与地、输出齿轮与偏心轴、固定齿轮与偏心轴转动副，转动轴线为中心线；定义双联齿轮与偏心轴转动副，转动轴线为偏心轴线；实体碰撞接触对包括：双联齿轮与固定齿轮即接触对1和双联齿轮与输出齿轮即接触对2；2)实体碰撞参数的计算：齿轮的刚度系数K需要根据齿轮结构参数和材料参数进行计算，计算式为：$K=\frac{4}{3}\sqrt{R}{E}^{*}---\left(9\right)$其中：R、E*可由以下公式计算可得$\frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}---\left(10\right)$$\frac{1}{E^{*}}=\frac{(1-{\mathrm{\υ}}_1^2)}{E_1}+\frac{(1-{\mathrm{\υ}}_2^2)}{E_2}---\left(11\right)$其中：R₁，R₂分别是两个齿轮接触点当量半径；v₁，v₂分别是两个齿轮材料的泊松比，E₁，E₂分别是两个齿轮材料的杨氏模量；齿轮材料为35CrMnSi合金结构钢，E₁＝E₂＝209GPa，v₁＝v₂＝0.3计算得E*＝1.12×10⁵MPa接触对1：R_b＝42.5，R_c＝40，R_Ⅰ＝20.6，K_Ⅰ＝6.78×10⁵N/mm^3/2,接触对2：R_d＝35，R_e＝37.5，R_Ⅱ＝18.1，K_Ⅱ＝6.35×10⁵N/mm^3/2；另外，碰撞指数e取1.5；阻尼系数c取50N/s·mm；渗透深度d取0.1mm；考虑碰撞时摩擦，取动摩擦系数为0.05，静摩擦系数为0.08；3)转速和转矩的施加：在偏心轴轴上加转速驱动，为了施加转速时不出现突变，这里使用step函数使转速在0.3s内由0增加到1500r/min(9000°/s)，即Step(time，0,0D,0.3,9000D)(time为时间自变量)；输出齿轮上施加一个与角速度相反的负载转矩180Nm(180000Nmm)，这里同样采用step函数施加,即Step(time,0.4,0,0.6,‑180000)；取仿真时间取1.0s，载荷步取1000。