【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 3 （ 3）將 CATIA 中的連桿模型導(dǎo)入到 ANSYS 里面，對(duì)該桿件進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定，網(wǎng)格的劃分，并且對(duì)桿件進(jìn)行模態(tài)分析，得到連桿的各階振型及頻率。 重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 4 第二章 . 行星齒輪輪邊減速器工作原理 行星齒輪輪邊減速器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 由于輪邊減速器大多采用單級(jí)行星齒輪形式，故本文仿真與分析均是以單級(jí)行星齒輪減速器為模型。 ，齒圈為從動(dòng)件，行星齒輪架固定時(shí)（圖 2a） : ，齒圈為從動(dòng)件，行星齒輪架固定（圖 2b） : ，行星齒輪架為從動(dòng)件，齒圈固定（圖 2c）： 以上 3 式中 n1,n2,n3 分別為太陽(yáng)輪、齒圈、行星齒輪架轉(zhuǎn)速。 Z Z2分別為太陽(yáng)輪和齒圈的齒數(shù)。 重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 5 第三章 汽車行星齒輪輪邊減速器模型建立 由于動(dòng)力學(xué)軟件建模的能力十分有限，所以才有專業(yè)的三維建模軟件對(duì)活塞連桿機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)進(jìn)行模型的建立，并且采用專業(yè)的 CAD 之間的接口導(dǎo)入到動(dòng)力學(xué)分析軟件 ADAMS 里面，這樣能最好的利用到各個(gè)軟件的獨(dú)有的專長(zhǎng)，從而給工作帶來(lái)極大的方便。 CATIA 是由法國(guó)達(dá)索系統(tǒng)（ Dassault Systemes .）公司開發(fā)的，跨平臺(tái)的商業(yè) 3 維 CAD 設(shè)計(jì)軟件。 CATIA 有著先進(jìn)的混合建模技術(shù)，設(shè)計(jì)對(duì)象的混合建模：在 CATIA 的設(shè)計(jì)環(huán)境中，無(wú)論是實(shí)體還是曲面，做到了真正的互操作。 [4]基于其上 CATIA 的眾多優(yōu)點(diǎn)，本文采用 CATIA 對(duì)于活塞連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行 CAD 建模?；钊B桿機(jī)構(gòu)由曲柄、連桿、活塞銷、活塞組成。為了獲得具體的零件質(zhì)量特性參數(shù)，模型應(yīng)與實(shí)物盡量接近。對(duì)零件三維建模的過程如下所示： 1. 太陽(yáng)輪 CAD 建模 CAD 建模 重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 6 CAD 建模 CAD 建模 重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 7 5. 輸入軸 CAD建模 調(diào)入零件 重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 8 裝配完成 第四章 汽車行星齒輪輪邊減速器模型 ADAMS 運(yùn)動(dòng)仿真及動(dòng)力學(xué)分析 運(yùn)動(dòng)仿真： （ 1）將模型導(dǎo)入到 ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，該軟件是美國(guó) MDI 公司 (Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件。 ADAMS 軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫(kù)、約束庫(kù)、力庫(kù)，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格朗日方程方法，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。 ADAMS 軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè) 、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。[6]其中 ADAMS/View 圖形接口模塊，它可以利用 IGES、 STEP、 STL 等產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)文件格式完成 ADAMS 與其他 CAD 軟件之間的數(shù)據(jù)傳輸，這樣使得使用者在使用的過程中更加方便快捷的可以選用自己熟悉的軟件來(lái)完成工作。用 x_t格式導(dǎo)入到 ADAMS 里面，導(dǎo)入完成的模型如圖所示： 重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 9 重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 10 （ 2）對(duì)模型施加約束和運(yùn)動(dòng)副 重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 11 （ 3）施加接觸力 重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 12 （ 4）施加驅(qū)動(dòng)（角速度 360 度 /秒） 動(dòng)力學(xué)特性： 輸入軸轉(zhuǎn)速 輸出軸轉(zhuǎn)速 行星輪與內(nèi)齒圈接觸力 重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 13 行星輪與太陽(yáng)輪接觸力 行星輪與行星架接觸力 動(dòng)力學(xué)特性分析： 輸入軸與輸出軸出動(dòng)比為 ，與結(jié)構(gòu)預(yù)算傳動(dòng)比相符合。分析應(yīng)力狀態(tài)，行星輪與內(nèi)齒圈、太陽(yáng)輪、行星架的接觸力周期性變化，符合運(yùn)動(dòng)特征，與理論相符。 問題： 仿真結(jié)果有很多上面只是很小一部分。問題在于不知道動(dòng)力學(xué)特性該從哪些方面進(jìn)行分析，以及分析的目的是什么，是重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 14 否要預(yù)算某些數(shù)據(jù)，然后讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與之相符合？還請(qǐng)老師明示一下。重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿真與分析 15 第五章結(jié)構(gòu)模態(tài)分析 連桿是承受傳遞交變力的部件，工作條件惡劣。隨著發(fā) 動(dòng)機(jī)高速化和大功率話，傳統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足需要。模態(tài)分析在評(píng)價(jià)輪邊減速器動(dòng)態(tài)特性時(shí)具有巨大的優(yōu)勢(shì)，本章就講述了基于 ANSYS 的連桿三維模型進(jìn)行的模態(tài)分析。 ANSYS 模態(tài)分析理論 模態(tài)分析是動(dòng)力學(xué)分析過程中必不可少的一個(gè)步驟，主要用于確定機(jī)械結(jié)構(gòu)和部件的固有頻率和振型，是諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)動(dòng)力分析和譜分析的起點(diǎn)。 ANSYS 模態(tài)分析是利用有限元分析理論，先把模型離散化，然后利用 振動(dòng)理論求解出結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。根據(jù)振動(dòng)理論，連桿結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)微分方程可表示為： （ 41） 式中： M為連桿質(zhì)量； x為連桿的振動(dòng)位移； C為阻尼系數(shù)； K為剛度系數(shù)；F為外部載荷。 若令 C=0 和 F =0，便得到結(jié)構(gòu)的無(wú)限阻尼自由振動(dòng)方程。對(duì)于連桿結(jié)構(gòu)的模態(tài)計(jì)算來(lái)說(shuō)，阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型的影響很小，可以忽略不計(jì)，因此上式可變?yōu)椋? （ 42） 這是一個(gè)二階常系數(shù)線性齊次微分方程，由此可導(dǎo)出連桿結(jié)構(gòu)的固有頻率與振型的特征方程： （ 43） 式中： 為特征矢量，即為結(jié)構(gòu)的正則化振型。 重慶理工大學(xué) 汽車輪邊減速器運(yùn)動(dòng)仿