UG的關于双圆弧修正摆线周转轮系的建模与仿真
UG的关于双圆弧修正摆线周转轮系的建模与仿真
摘要:由于制造困难,摆线齿轮不能广泛用于实际应用.本文的目的是使双圆弧修正摆线针轮的行星齿轮组适用于电力传输系统,具有较高的接触强度和高使用寿命.双圆弧修正摆线齿轮的行星列车是本文研究,其传输特性进行了分析.UG/NX的操作平台,齿轮系的III维参数化模型的建立.接触应力仿真分析是在UG/NASTRAN的情况.最后,仿真结果与理论计算结果进行比较,所以仿真的有效性进行验证.UG的CAD/CAE集成功能,齿轮组飞参数化模型的建立和接触应力的分析的进行,这将被用于传动轮系的优化设计.并且将被提供理论基础能提用于改善在实际齿轮制造的设计效率,传输性能和产品质量.
关键字:双圆弧修正摆线齿轮的行星齿轮组.行星齿轮机构.UG建模.模拟
I..引言
齿轮机构是最广泛地应用于许多种传输机制.为了实现速度的降低,速度的增加等的速度的变化,I.系列齿轮总是被用来组成这就是所谓的齿轮组用于传输系统中,本文主要研究了双圆弧改性摆线针轮的行星齿轮系的齿轮有许多优点的双圆弧修正摆线齿轮的行星如高接触强度,不断提高传动比,传动效率,接触比和传动平稳,所以它将被广泛应用于高精密电源传输系统.然而,在实际的应用中,由于制造困难,双圆弧修正摆线周转轮系没有被广泛使用.目前,摆线齿轮只用于钟表.仪表.仪器的机械传动,包括III种不同类型的修改摆线齿轮的行星的圆形修正摆线齿轮的时机仪表,双圆弧修正摆线齿轮和摆线针轮减速.
众所周知的是,齿轮驱动的供应为恒功率传输依赖于啮合齿面传递运动和动力.为了提高工作性能和可靠性,有必要分析网格属性和接触状态,这对于改善动态(静态)属性和承载能力是重要的基础研究[II].
II.在UG/NX环境下齿轮的参数化建模
UG/NX是I.种高端的CAD/CAM/CAE集成软件,它提供 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
了产品的设计环境,其数据可以用于实现产品的无缝集成,从设计到加工,仿真分析.众矢之的是,齿轮是I.种被广泛应用在机械驱动系统,并且其配置特性具有序列化和参数化功能的传动部分[IV].如果参数改变都要重新设计,这不仅浪费时间和精力,并会导致了数据冗余.然而,这个问题可以通过使参数化建模功能的用途来解决.
双圆弧修正摆线齿轮的行星齿轮系包括中心齿轮,中心齿轮环(内齿轮)和V个行星齿轮,其齿配置文件的功能是相同的,复杂的,所以通过常规方法进行它是非常难以设计的.然而,利用UG/NX的参数化函数,以及所述齿廓的数学模型,通过该曲线函数的装置,可以准确地得到所需的齿廓.其它尺寸进行了参数化设计,然后在参数齿轮被得到.因为齿轮是参数化的,它足以调整时齿轮的不同齿数制造的参数表达式的数据,从而使设计效率大大提高.
本文在周转轮系的设计中,它的基本组件包括中心齿轮ZX(I.个),行星齿轮ZII(V个),中心齿轮环(内齿轮)ZIII(I.个).为了让齿轮组的合理组合,并避免相互干扰,所有齿轮的齿数的选择需要满足以下IV个条件(标准齿轮驱动)[VI]:
(I.)传动比的条件:IM=I.+zIII/zl;
(II)同心条件:ZIII=ZX+IIZII;
(III)均匀组装条件:(ZX+ZIII)/K=电视(k是行星齿轮的数量,则N必须是整数.)
(IV)连接条件:(zx+zII)sin(I.VIII0°/￡)>zII+IIKa
根据上述条件,中心齿轮,行星齿轮和内齿轮的齿数分别采用IIIIX齿,III.齿和VIIII.齿,模数m采用II.V毫米.
参数齿轮包括中心齿轮,行星齿轮及内齿轮在图分别示出.图I.至图III,周转轮系包括上述成分示图IV.
图I.:中心齿轮图II:行星齿轮
图III:内齿轮图IV:周转轮系
III.UG/NASTRAN的环境下的仿真齿轮的分析
UG是CAD/CAE集成软件,建模和仿真分析,相同的平台上在进行.因此,它可以直接转换CAD模型到有限元模型,然后由于其他建模软件和仿真分析的分离导入和导出操作是可以避免的,而模型的信息整合得到了保证,这意味着时间的节省和工作效率的提高.
A.使用NASTRAN到仿真分析的过程
(I.)通过UG建模的情况下直接访问到的设计和仿真的情况下,有限元仿真的建立,优化设计部件和仿真解决方案都是建立.
(II)材料被赋予了这种材料的几何形状.该齿轮材料为SIVVC,它的密度p为VII.VIIIIIIXXI.0IIIkg/mIII,弹性模量E为II.I.I.XI.0VMPa,泊松比是0.IIVIIIVIII.
(III)使FEM主管变为显示的能力和几何形状进行网络分区.
(IV)利用有限元模型,检查了网络质量.
(V)单击加载类型加起来负载(本文主要是进行了模型分析,所以它是没有必要的),单击约束类型添加了克制.
(VI)仿真模型.
(VII)后处理及相关操作.
经过分析,相关的频率和振动模态提取,所提取的振动模式的最大应力和应变都拿起下.根据有限元分析理论,由于该齿轮的材料是中碳钢出符合第IV强度理论,所以VonMises(第IV强度理论)设置在NASTRAN应用.
B.齿轮的接触应力的模拟分析
从图IV可以看出,齿轮啮合包括 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
中心齿轮啮合的行星齿轮,以及行星齿轮啮合的中心齿轮环.在III种齿轮,其中网的形式是内啮合和接触强度高.在周转轮系的设计在本文中,行星齿轮,其转速为n=I.000r/min,输入功率为P=I.VkW的,所以行星齿轮的输入扭矩为T=P/N=I.IVIIIIIV0NMM.
根据该原则,在传输[VII,VIII]设计的小齿轮,小齿轮的直径是初步通过下面的公式估计:
其中,材料是SIVVC,查表可得齿轮的接触疲劳强度[AH]为VIIIIMPa[VII],Ad采取VIIIII,中心齿轮的齿轮齿数比啮合的行星齿轮为u=IIIIX/III..
数据被放入等式(VII),然后得到:D≥IVIX.VIV毫米.由于行星齿轮的直径是VII.V毫米在本文中,所以它是合适的齿轮设计要求.
由于周转轮系是IIK-H型和接触类型是内啮合,这是在本文复杂的多点接触形式,因此每个齿轮齿面接触应力小.
行星齿轮啮合的齿轮中心的接触应力仿真分析
根据仿真过程中,首先,中心齿轮的内表面被设置为固定的约束;行星齿轮的内表面被设置为筒克制.其次,轴向运动和径向运动受到约束,使得其只具有旋转自由度,并且齿轮沿着旋转中心轴旋转.最后,该行星齿轮的内表面进行的转矩负载T.
图V:初步处理模型图VI:模拟应力云图
图VII:齿轮接触对的应力云图
在NASTRAN的情况下的初步处理模型如图V所示,模拟应力云图如图VI所示,齿轮接触对的应力云图如图VII所示.
通过图VI和图VII,我们可以看到,在齿面上,齿轮和所述接触表面的根部存在应力集中,最大应力为IIIII0MPa,以便满足该齿轮的设计要求.
根据H.Hertz方程[VII.VIII],仿真结果的有效性进行了检查的计算,如下所示:
已知的数据放入方程(VIII)得到的CH=IIIIIVI.00VIIIMPa..
在NASTRAN的情况下,模拟最大应力为IIIII0MPa,通过H.赫兹公式计算最大应力是IIIIIVI.00VIIIMPa,这两个值之间的差异值是I..VIII％,这是高于V％更低.因此,对模拟结果的有效性进行验证,以便在设计齿轮满足齿轮的要求,既马克塞斯强调小于接触疲劳强度齿轮[AH]为VIIIIMPa.
目前,多数使用的行星齿轮系留在渐开线齿轮驱动的世界,然后地球与中心齿轮啮合是外部传动装置.该H.赫兹公式仍然是用来解方程,利用的例子上面的基本参数和设置ZH,泽,K为II.V,0.VIIIIII,0.IXVVIII进行了验算.具体如下:
(II)行星齿轮啮合的中心齿轮环的接触应力仿真分析
根据仿真过程中,首先,中心齿轮环的外表面被设置为固定的约束;行星齿轮的内表面被设置为筒克制.其次,轴向运动和径向运动受到约束,使得其只具有旋转自由度,并且齿轮沿着旋转中心轴旋转.最后,该行星齿轮的内表面进行的转矩负载T.
在NASTRAN的情况下的初步处理模型如图VIII所示,仿真后的应力云图如图IX所示.
图VIII:初步处理模型图IX:仿真后的应力云图
IV.总结
双圆弧修正摆线齿轮传动的特点进行了系统总结,是有效利用UG的CAD/CAEI.体化专业,建模和仿真分析双圆弧修正摆线针轮的行星齿轮组进行相同的平台上.因此,该数据被实现无缝相互联系而可以避免由于其它建模软件和仿真分析的分离在传输过程中丢失的数据的.这样的设计效率提高.接触应力的仿真分析进行了,那么仿真结果与理论计算结果进行比较,模拟的有效性进行验证.双圆弧修正摆线齿轮的高接触应力的特点是通过比较的行星列车理论上的渐开线齿轮的设计验证.
参数化设计方法双圆弧在本文中,其分析方法和结果可为实际生产的理论基础,提高了发射静态(动态)字符和轴承修改摆线齿轮的设计和优化提供理论指导能力.
本文的研究目的是使双圆弧改性摆线的行星齿轮系广泛应用于电力传输系统,该系统具有高的接触强度和高寿命.因此,本文的研究工作具有非常重要的理论意义和现实意义.
附件II:外文原文(复印件)
(网络查阅的资料可以打印)
摘要:由于制造困难,摆线齿轮不能广泛用于实际应用.本文的目的是使双圆弧修正摆线针轮的行星齿轮组适用于电力传输系统,具有较高的接触强度和高使用寿命.双圆弧修正摆线齿轮的行星列车是本文研究,其传输特性进行了分析.UG/NX的操作平台,齿轮系的III维参数化模型的建立.接触应力仿真分析是在UG/NASTRAN的情况.最后,仿真结果与理论计算结果进行比较,所以仿真的有效性进行验证.UG的CAD/CAE集成功能,齿轮组飞参数化模型的建立和接触应力的分析的进行,这将被用于传动轮系的优化设计.并且将被提供理论基础能提用于改善在实际齿轮制造的设计效率,传输性能和产品质量.
关键字:双圆弧修正摆线齿轮的行星齿轮组.行星齿轮机构.UG建模.模拟
I..引言
齿轮机构是最广泛地应用于许多种传输机制.为了实现速度的降低,速度的增加等的速度的变化,I.系列齿轮总是被用来组成这就是所谓的齿轮组用于传输系统中,本文主要研究了双圆弧改性摆线针轮的行星齿轮系的齿轮有许多优点的双圆弧修正摆线齿轮的行星如高接触强度,不断提高传动比,传动效率,接触比和传动平稳,所以它将被广泛应用于高精密电源传输系统.然而,在实际的应用中,由于制造困难,双圆弧修正摆线周转轮系没有被广泛使用.目前,摆线齿轮只用于钟表.仪表.仪器的机械传动,包括III种不同类型的修改摆线齿轮的行星的圆形修正摆线齿轮的时机仪表,双圆弧修正摆线齿轮和摆线针轮减速.
众所周知的是,齿轮驱动的供应为恒功率传输依赖于啮合齿面传递运动和动力.为了提高工作性能和可靠性,有必要分析网格属性和接触状态,这对于改善动态(静态)属性和承载能力是重要的基础研究[II].
II.在UG/NX环境下齿轮的参数化建模
UG/NX是I.种高端的CAD/CAM/CAE集成软件,它提供 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
了产品的设计环境,其数据可以用于实现产品的无缝集成,从设计到加工,仿真分析.众矢之的是,齿轮是I.种被广泛应用在机械驱动系统,并且其配置特性具有序列化和参数化功能的传动部分[IV].如果参数改变都要重新设计,这不仅浪费时间和精力,并会导致了数据冗余.然而,这个问题可以通过使参数化建模功能的用途来解决.
双圆弧修正摆线齿轮的行星齿轮系包括中心齿轮,中心齿轮环(内齿轮)和V个行星齿轮,其齿配置文件的功能是相同的,复杂的,所以通过常规方法进行它是非常难以设计的.然而,利用UG/NX的参数化函数,以及所述齿廓的数学模型,通过该曲线函数的装置,可以准确地得到所需的齿廓.其它尺寸进行了参数化设计,然后在参数齿轮被得到.因为齿轮是参数化的,它足以调整时齿轮的不同齿数制造的参数表达式的数据,从而使设计效率大大提高.
本文在周转轮系的设计中,它的基本组件包括中心齿轮ZX(I.个),行星齿轮ZII(V个),中心齿轮环(内齿轮)ZIII(I.个).为了让齿轮组的合理组合,并避免相互干扰,所有齿轮的齿数的选择需要满足以下IV个条件(标准齿轮驱动)[VI]:
(I.)传动比的条件:IM=I.+zIII/zl;
(II)同心条件:ZIII=ZX+IIZII;
(III)均匀组装条件:(ZX+ZIII)/K=电视(k是行星齿轮的数量,则N必须是整数.)
(IV)连接条件:(zx+zII)sin(I.VIII0°/￡)>zII+IIKa
根据上述条件,中心齿轮,行星齿轮和内齿轮的齿数分别采用IIIIX齿,III.齿和VIIII.齿,模数m采用II.V毫米.
参数齿轮包括中心齿轮,行星齿轮及内齿轮在图分别示出.图I.至图III,周转轮系包括上述成分示图IV.
图I.:中心齿轮图II:行星齿轮
图III:内齿轮图IV:周转轮系
III.UG/NASTRAN的环境下的仿真齿轮的分析
UG是CAD/CAE集成软件,建模和仿真分析,相同的平台上在进行.因此,它可以直接转换CAD模型到有限元模型,然后由于其他建模软件和仿真分析的分离导入和导出操作是可以避免的,而模型的信息整合得到了保证,这意味着时间的节省和工作效率的提高.
A.使用NASTRAN到仿真分析的过程
(I.)通过UG建模的情况下直接访问到的设计和仿真的情况下,有限元仿真的建立,优化设计部件和仿真解决方案都是建立.
(II)材料被赋予了这种材料的几何形状.该齿轮材料为SIVVC,它的密度p为VII.VIIIIIIXXI.0IIIkg/mIII,弹性模量E为II.I.I.XI.0VMPa,泊松比是0.IIVIIIVIII.
(III)使FEM主管变为显示的能力和几何形状进行网络分区.
(IV)利用有限元模型,检查了网络质量.
(V)单击加载类型加起来负载(本文主要是进行了模型分析,所以它是没有必要的),单击约束类型添加了克制.
(VI)仿真模型.
(VII)后处理及相关操作.
经过分析,相关的频率和振动模态提取,所提取的振动模式的最大应力和应变都拿起下.根据有限元分析理论,由于该齿轮的材料是中碳钢出符合第IV强度理论,所以VonMises(第IV强度理论)设置在NASTRAN应用.
B.齿轮的接触应力的模拟分析
从图IV可以看出,齿轮啮合包括 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
中心齿轮啮合的行星齿轮,以及行星齿轮啮合的中心齿轮环.在III种齿轮,其中网的形式是内啮合和接触强度高.在周转轮系的设计在本文中,行星齿轮,其转速为n=I.000r/min,输入功率为P=I.VkW的,所以行星齿轮的输入扭矩为T=P/N=I.IVIIIIIV0NMM.
根据该原则,在传输[VII,VIII]设计的小齿轮,小齿轮的直径是初步通过下面的公式估计:
其中,材料是SIVVC,查表可得齿轮的接触疲劳强度[AH]为VIIIIMPa[VII],Ad采取VIIIII,中心齿轮的齿轮齿数比啮合的行星齿轮为u=IIIIX/III..
数据被放入等式(VII),然后得到:D≥IVIX.VIV毫米.由于行星齿轮的直径是VII.V毫米在本文中,所以它是合适的齿轮设计要求.
由于周转轮系是IIK-H型和接触类型是内啮合,这是在本文复杂的多点接触形式,因此每个齿轮齿面接触应力小.
行星齿轮啮合的齿轮中心的接触应力仿真分析
根据仿真过程中,首先,中心齿轮的内表面被设置为固定的约束;行星齿轮的内表面被设置为筒克制.其次,轴向运动和径向运动受到约束,使得其只具有旋转自由度,并且齿轮沿着旋转中心轴旋转.最后,该行星齿轮的内表面进行的转矩负载T.
图V:初步处理模型图VI:模拟应力云图
图VII:齿轮接触对的应力云图
在NASTRAN的情况下的初步处理模型如图V所示,模拟应力云图如图VI所示,齿轮接触对的应力云图如图VII所示.
通过图VI和图VII,我们可以看到,在齿面上,齿轮和所述接触表面的根部存在应力集中,最大应力为IIIII0MPa,以便满足该齿轮的设计要求.
根据H.Hertz方程[VII.VIII],仿真结果的有效性进行了检查的计算,如下所示:
已知的数据放入方程(VIII)得到的CH=IIIIIVI.00VIIIMPa..
在NASTRAN的情况下,模拟最大应力为IIIII0MPa,通过H.赫兹公式计算最大应力是IIIIIVI.00VIIIMPa,这两个值之间的差异值是I..VIII％,这是高于V％更低.因此,对模拟结果的有效性进行验证,以便在设计齿轮满足齿轮的要求,既马克塞斯强调小于接触疲劳强度齿轮[AH]为VIIIIMPa.
目前,多数使用的行星齿轮系留在渐开线齿轮驱动的世界,然后地球与中心齿轮啮合是外部传动装置.该H.赫兹公式仍然是用来解方程,利用的例子上面的基本参数和设置ZH,泽,K为II.V,0.VIIIIII,0.IXVVIII进行了验算.具体如下:
(II)行星齿轮啮合的中心齿轮环的接触应力仿真分析
根据仿真过程中,首先,中心齿轮环的外表面被设置为固定的约束;行星齿轮的内表面被设置为筒克制.其次,轴向运动和径向运动受到约束,使得其只具有旋转自由度,并且齿轮沿着旋转中心轴旋转.最后,该行星齿轮的内表面进行的转矩负载T.
在NASTRAN的情况下的初步处理模型如图VIII所示,仿真后的应力云图如图IX所示.
图VIII:初步处理模型图IX:仿真后的应力云图
IV.总结
双圆弧修正摆线齿轮传动的特点进行了系统总结,是有效利用UG的CAD/CAEI.体化专业,建模和仿真分析双圆弧修正摆线针轮的行星齿轮组进行相同的平台上.因此,该数据被实现无缝相互联系而可以避免由于其它建模软件和仿真分析的分离在传输过程中丢失的数据的.这样的设计效率提高.接触应力的仿真分析进行了,那么仿真结果与理论计算结果进行比较,模拟的有效性进行验证.双圆弧修正摆线齿轮的高接触应力的特点是通过比较的行星列车理论上的渐开线齿轮的设计验证.
参数化设计方法双圆弧在本文中,其分析方法和结果可为实际生产的理论基础,提高了发射静态(动态)字符和轴承修改摆线齿轮的设计和优化提供理论指导能力.
本文的研究目的是使双圆弧改性摆线的行星齿轮系广泛应用于电力传输系统,该系统具有高的接触强度和高寿命.因此,本文的研究工作具有非常重要的理论意义和现实意义.
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