CN110889215A - 一种基于adams的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法 - Google Patents
一种基于adams的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110889215A CN110889215A CN201911141769.4A CN201911141769A CN110889215A CN 110889215 A CN110889215 A CN 110889215A CN 201911141769 A CN201911141769 A CN 201911141769A CN 110889215 A CN110889215 A CN 110889215A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gear
- elliptic
- gears
- simulation
- pair
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 11
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 238000000418 atomic force spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000005316 response function Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种椭圆齿轮间隙的仿真分析方法，运用虚拟样机分析软件ADAMS对椭圆齿轮不同间隙进行仿真分析。首先在齿轮生成器GearTrax2018中生成椭圆齿轮副，然后导入三维机械设计软件SolidWorks2018中，保存，再导入机械系统动力学自动分析软件ADAMS中，调整单位，定义约束，添加驱动和负载，最后进行仿真分析。仿真结果显示，椭圆齿轮从动齿轮的转速曲线与静力学理论曲线吻合很好，证明了模型的可靠性。重新定义约束，添加驱动和负载，用ADAMS分别模拟两椭圆齿轮的中心距和前后错位距离在0‑4mm内的模型。对于椭圆齿轮的齿隙来说，中心距越大，齿轮间的接触力越大，在不同平面的齿轮前后错位距离越大，扭矩越大。根据结论得到了椭圆齿轮在安装运用过程中合适的齿隙范围，为椭圆齿轮在安装运用方面提供了依据。
Description
技术领域
本发明涉及机械技术领域，特别是一种基于ADAMS的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法，该方法能分析椭圆齿轮间隙对齿轮工作的影响，为今后椭圆齿轮的安装应用提供了依据。
背景技术
齿轮传动是如今机械传动中最普遍的传动形式，传统的齿轮形状以圆形为主，但是在一些特殊的传动中，圆形齿轮无法满足传动需求，非圆齿轮就发挥了巨大的作用。椭圆齿轮是非圆齿轮中最常见的齿轮之一。在实际应用中，由于摩擦发热膨胀等原因，齿轮之间必须留有一定的空隙，以防卡死而引起损坏。同时，齿轮间隙的存在，有利于齿轮之间涂抹的油膜的润滑散热。然而，齿隙的存在，会影响齿轮的传动，对于一些以齿轮传动为主的元件来说影响很大。同时，由于受载后轴承、轴以及轮齿变形，容易造成齿轮错位，进而直接影响齿轮的传动误差。因此，研究齿轮间隙对齿轮传动的影响，对于进一步改善齿轮设计和装配具有重大的意义。
ADAMS是强大的虚拟样机分析软件，可以方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。运用ADAMS进行齿轮仿真的模拟很多，大部分是对于常用的圆柱直齿轮和斜齿轮进行动力学分析，对于椭圆齿轮的研究较少。《齿侧间隙对渐开线齿轮啮合冲击的影响分析》一文中，利用有限元软件ANASY对直齿轮和斜齿轮的不同齿隙进行分析。《基于ADAMS的椭圆齿轮动力学仿真分析》一文中，利用ADAMS对椭圆齿轮进行啮合仿真，为椭圆齿轮的动力学仿真奠定了基础。
发明内容
本发明提供了一种基于ADAMS的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法，旨在提供一种直观的方法观察椭圆齿轮齿隙在0-4mm内的两啮合椭圆齿轮的性能，从而研究椭圆齿轮间隙不同对于齿轮工作带来的影响。
为实现本发明的目的，提供了一种基于ADAMS的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法，具体步骤如下：
步骤1：确定椭圆齿轮的参数，所述参数至少包括模数m、齿数z、长半轴a、短半轴b和压力角α，根据参数，利用齿轮生成器GearTrax2018生成椭圆齿轮副；在齿轮生成器GearTrax2018中生成椭圆齿轮副，只需输入长短轴半径参数，齿数和压力角，即可生成需要的椭圆齿轮副，并可预览模型啮合转动情况，对于直接在三维机械设计软件中绘图节省了不少工作量。
步骤2：将步骤1中齿轮生成器GearTrax2018生成的椭圆齿轮副导入三维机械设计软件SolidWorks2018中生成椭圆齿轮副装配体，然后新建零件，绘制一个底座，与从动齿轮进行装配，将装配好的齿轮副和底座进行保存，文件格式为Parasolid.x_t格式，然后导入机械系统动力学自动分析软件ADAMS，创建变中心距齿轮模型Model_1；
步骤3：在机械系统动力学自动分析软件ADAMS中调整工作栅格，设置单位。首先是定义约束：定义两椭圆齿轮的材料属性和接触碰撞，在两椭圆齿轮与大地之间添加旋转副；然后是施加驱动：在主动齿轮上施加一个转速驱动，从动齿轮施加一个恒负载转矩；最后是进行仿真：设置仿真时间和仿真步数，选择Wstiff求解器S12积分格式进行仿真计算，得出从动齿轮的转速曲线图，证明模型的可靠性；
在两椭圆齿轮间定义接触力，为使模拟仿真更加接近真实的运动，齿轮的啮合运动关系定义为基于接触碰撞力的约束关系。接触力的定义有两种：一种是基于Impact函数的接触力，另一种是基于Restitution函数的接触力。前者是采用刚度系数和阻尼系数来计算碰撞力，后者是采用恢复系数来计算碰撞力。两者区别不大，本文中采用Impact函数来计算两椭圆齿轮之间的接触碰撞力。Impact函数的表达式为：
式中：K——刚度系数；
q0——两物体的初始距离；
q——两物体的实际距离；
q0-q——变形量；
e——非线性碰撞指数；
c——阻尼系数；
d——阻尼完全作用时变形距离。
采用刚度系数和阻尼系数来计算碰撞力，需要确定必要的参数，首先是接触刚度K，由以下公式确定：
其中，
在进行椭圆齿轮啮合模拟时，把椭圆齿轮作当量圆齿轮，即当量圆齿轮半径取椭圆分度圆半径。R为齿廓面在啮合点的综合曲率半径，R1和R2分别为两椭圆齿轮在接触点的接触半径；E为两椭圆齿轮材料的综合弹性模量，E1和E2分别为两椭圆齿轮材料的弹性模量；μ1和μ2分别为两椭圆齿轮材料的泊松比。
同时，两椭圆齿轮的接触碰撞约束还需要根据经验确定以下参数，非线性碰撞指数e，阻尼系数c，嵌入深度d，动摩擦系数μk和静摩擦系数μs。
步骤4：在底座与大地之间添加移动副，在底座上添加点驱动，底座的轴与从动齿轮的轴添加共线约束，再次进行仿真计算；在主动齿轮上施加一个恒转速驱动，从动齿轮施加一个恒负载转矩，为了避免施加的转矩突变，施加一个Step函数，使转矩在短时间内逐步增加到最大值；设置仿真时间和仿真步数，选择Wstiff求解器S12积分格式进行仿真计算；
在渐开线标准齿轮无侧隙啮合时，其分度圆与节圆重合，此时齿轮间隙为0mm。齿轮安装中心距为：
其中，a表示两椭圆齿轮的中心距，z1和z2分别表示两椭圆齿轮的齿数。底座用来带动从动齿轮水平匀速远离从动齿轮，即中心距逐渐增大，从而可以模拟不同中心距的齿轮传动情况，从而得出椭圆齿轮间接触力和扭矩的变化结果。
步骤5：将步骤1中齿轮生成器GearTrax2018生成的椭圆齿轮副导入三维机械设计软件SolidWorks2018中生成椭圆齿轮副装配体，将装配好的齿轮副保存，文件格式为Parasolid.x_t格式，然后导入机械系统动力学自动分析软件ADAMS，创建变错位距离齿轮模型Model_2；
步骤6：在机械系统动力学自动分析软件ADAMS中调整工作栅格，设置单位，首先定义约束：定义两椭圆齿轮的材料属性和接触碰撞，主动齿轮与大地之间添加圆柱副，从动齿轮与大地之间添加旋转副；然后是施加驱动：在主动齿轮添加转速驱动和点驱动，从动齿轮添加负载转矩，最后是进行仿真：设置仿真时间和仿真步数，选择Wstiff求解器S12积分格式进行仿真计算；
在主动齿轮上施加转速驱动和点驱动，点驱动带动主动齿轮与从动齿轮错位，用来模拟椭圆齿轮副在不同的前后错位距离的啮合转动情况，齿轮的前后错位距离可在一段距离内匀速变化，可以得到椭圆齿轮间接触力和扭矩的变化结果。
在主动齿轮与大地之间添加圆柱副，由转动副和移动副合成，具有2个自由度，在主动齿轮上施加转速驱动和点驱动，点驱动带动主动齿轮与从动齿轮错位，用来模拟椭圆齿轮副在不同的前后错位距离的啮合转动情况，齿轮的前后错位距离可在一段距离内匀速变化，可以得到椭圆齿轮间接触力和扭矩的变化结果。
步骤7：分析变中心距齿轮模型Model_1以及变错位距离齿轮模型Model_2仿真得到的结果，得出椭圆齿轮在安装运用过程中合适的齿隙范围。
本发明具有以下有益效果：
1、通过SolidWorks2018外挂软件GearTrax2018生成椭圆齿轮副，输入长短轴半径参数，齿数和压力角，即可生成需要的椭圆齿轮副，导入SolidWorks2018，已经自行啮合装配好，相较于直接在三维机械设计软件中建立模型和装配节省了很多工作量。
2、通过机械系统动力学自动分析软件ADAMS模拟仿真得到的从动齿轮速度与理论结果吻合，说明了仿真的可靠性。
3、通过模拟可以得出齿轮在中心距和前后错位距离相差0-4mm的接触力和扭矩的仿真图，通过比较得出齿轮安装的较佳安装齿隙，相较于直接选取几个齿隙值进行仿真观察结果更直观真实。
附图说明
图1是本发明实例的流程图；
图2是本发明在GearTrax2018中创建的椭圆齿轮副模型图；
图3是本发明在SolidWorks2018中绘制的一个底座；
图4是本发明椭圆齿轮啮合状态下从动齿轮的角速度图；
图5是本发明在0-4mm的中心距下的椭圆齿轮副的接触力图；
图6是本发明在0-4mm的中心距下的椭圆齿轮副的扭矩图；
图7是本发明在前后错位距离0-4mm下的椭圆齿轮副的接触力图；
图8是本发明在前后错位距离0-4mm下的椭圆齿轮副X轴的扭矩力图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图和具体实例，对本发明的技术方案进行详细、清楚地描述。
如图1所示，本发明提供了一种基于ADAMS的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法，具体包括以下步骤：
步骤1，确定椭圆齿轮的参数，所述参数至少包括模数m、齿数z、长半轴a、短半轴b和压力角α，根据参数用齿轮生成器GearTrax2018生成椭圆齿轮副。
通过SolidWorks2018外挂软件GearTrax2018可直接生成椭圆齿轮副。在GearTrax2018的椭圆齿轮选项下输入模型参数：长半轴a为55mm，短半轴b为47mm，压力角α为20度，齿数z为34，模数m为3mm。创建好椭圆齿轮模型后，可以在预览窗口中看到预览图形，如图2所示。
步骤2，将步骤1中齿轮生成器GearTrax2018生成的椭圆齿轮副导入三维机械设计软件SolidWorks2018中生成椭圆齿轮副装配体，并为从动齿轮配置一个底座，与从动齿轮进行装配，将装配好的齿轮副和底座进行保存，然后导入机械系统动力学自动分析软件ADAMS，创建变中心距齿轮模型Model_1；
将创建好的模型导入SolidWorks2018，可以同时生成零件和装配体。在装配体中两椭圆齿轮已经装配啮合好。在SolidWorks2018中选择新建零件，绘制一个底座，绘制一个50×50mm的正方形，拉伸10mm，在正方形上绘制一个直径25.4mm的圆形，拉伸60mm，如图3所示。将底座与从动齿轮进行装配：从动齿轮和底座同轴配合。配合完成后进行保存，选择Parasolid.x_t格式，保存在英文路径下。创建新模型Model_1，更改名称为变中心距齿轮模型。
步骤3，在机械系统动力学自动分析软件ADAMS中调整工作栅格，设置单位，定义约束，进行仿真。
在ADAMS中将工作栅格大小调整为150×100mm，间隔调整为5mm，更改单位为MMKS，齿轮材料为45钢，定义齿轮材料属性为steel，泊松比为0.29，弹性模量E1＝E2＝2.07×105N/mm2，密度为7.801×10-6kg/mm3。以大地为机架，在两椭圆齿轮上分别添加旋转副。
在两齿轮间定义接触力，为使模拟仿真更加接近真实的运动，齿轮的啮合运动关系定义为基于接触碰撞力的约束关系。接触力的定义有两种：一种是基于Impact函数的接触力，另一种是基于Restitution函数的接触力。前者是采用刚度系数和阻尼系数来计算碰撞力，后者是采用恢复系数来计算碰撞力。两者区别不大，本文中采用Impact函数来计算两椭圆齿轮之间的接触碰撞力。Impact函数的表达式为：
式中：K——刚度系数；
q0——两物体的初始距离；
q——两物体的实际距离；
q0-q——变形量；
e——非线性碰撞指数；
c——阻尼系数；
d——阻尼完全作用时变形距离。
采用刚度系数和阻尼系数来计算碰撞力，需要确定必要的参数，首先是接触刚度K，由以下公式确定：
其中，
在进行椭圆齿轮啮合模拟时，把它当作当量圆齿轮来考虑，即当量圆齿轮半径取椭圆分度圆半径，分度圆直径d1＝d2＝mz＝3×34＝102mm，
将该值代入式(3)中得R＝25.5mm。将弹性模量E1＝E2＝2.07×105N/mm2，μ1＝μ2＝0.29代入式(4)中得到E＝1.13×105N/mm2。
将R＝25.5mm，E＝1.13×105N/mm2代入式(2)中，计算得K＝7.61×105N/mm2。
同时，两椭圆齿轮的接触碰撞约束还需要确定以下参数，非线性碰撞指数e，阻尼系数c，嵌入深度d，根据经验，取e＝2.2，c＝10N·s-1·mm-1，d＝0.1mm。
考虑两个椭圆齿轮接触过程中会产生摩擦，所以对两个齿轮采取润滑处理，取动摩擦系数为0.05，静摩擦系数为0.08。
在主动齿轮上添加恒转速驱动：800°/s，从动齿轮施加一个恒负载转矩1200000N·mm，为了避免施加的转矩突变，需要施加一个Step函数，函数为Step(time，0，0，0.1，1200000)，其中，time是时间自变量，意思是指在0.1s的时间内转矩逐步增加到1200000N·mm，然后保持在1200000N·mm直到仿真结束。仿真时间设置为2s，仿真步数设置为100，选择Wstiff求解器S12积分格式进行仿真计算。
如图4所示为从动齿轮的角速度曲线，从图中可以看出从动齿轮的角速度曲线围绕800°/s上下波动。对于椭圆齿轮副来说，其动力学参数随转角的变化成周期性变化，这是因为椭圆齿轮的传动比是成周期性变化的。从图中的从动齿轮角速度可以看出，仿真曲线总是围绕着静力学理论曲线在一定的范围内波动，可以证明模型的可靠性。
步骤4，在底座与大地之间添加移动副，在底座上添加点驱动，底座的轴与从动齿轮的轴添加共线约束，再次进行仿真计算。
在渐开线标准齿轮无侧隙啮合时，其分度圆与节圆重合，此时齿轮间隙为0mm。齿轮安装中心距为：
其中，a表示两椭圆齿轮的中心距，z1和z2分别为两椭圆齿轮的齿数。
在底座与大地之间添加移动副，底座的轴与从动齿轮的轴添加共线约束。在底座上添加点驱动，方向水平向右，速度为2mm/s。进行仿真。
在仿真时间2s内，底座水平向右移动4mm，带动从动齿轮水平向右匀速移动4mm，即可以看到中心距在0-4mm内齿轮啮合转动的模拟情况。得出两椭圆齿轮间在中心距在0-4mm内的接触力曲线如图5所示。从图中可以看出，在中心距0-4mm内两齿轮的接触力逐步增长，特别是在1.5s(即中心距为3mm)后，接触力波动明显，曲线不平稳。
图6是椭圆齿轮中心距在0-4mm内的扭矩图，从图中可以看出，中心距在0-4mm内基本不变，但是同样的在1.5s(即中心距为3mm)后，扭矩力波动明显。
步骤5，将齿轮生成器GearTrax2018生成的椭圆齿轮副导入三维机械设计软件SolidWorks2018，保存然后导入机械系统动力学自动分析软件ADAMS中，创建新模型Model_2，更改名称为变错位距离齿轮模型。
步骤6，在机械系统动力学自动分析软件ADAMS中调整工作栅格，设置单位，定义约束，进行仿真。
在ADAMS中将工作栅格大小调整为150×100mm，间隔调整为5mm，更改单位为MMKS，齿轮材料为45钢，定义齿轮材料属性为steel。以大地为机架，在主动齿轮上添加圆柱副，方向为主动齿轮轴向，在从动齿轮上添加旋转副，如步骤3所示定义两椭圆齿轮之间的接触力，主动齿轮添加恒转速驱动800°/s，并且添加点驱动，速度为2mm/s，方向为轴向。从动齿轮添加恒转矩负载：1200000N·mm，也用Step函数添加，函数为Step(time，0，0，0.1，1200000)，仿真时间设置为2s，仿真步数设置为100，选择Wstiff求解器S12积分格式进行仿真计算。
在仿真时间2s内，主动齿轮匀速向前移动了4mm，即可以看到两椭圆齿轮在前后错位距离在0-4mm内齿轮啮合转动的模拟情况。得到两椭圆齿轮间的接触力曲线如图7所示。从图中可以看到接触力围绕着静力学理论曲线在一定的范围内波动，在0-4mm内，两齿轮接触力基本不变，说明椭圆齿轮不在同一平面的安装方式对齿轮间接触力的影响不大。
椭圆齿轮建立在X-Y平面下，图8是椭圆齿轮错位工作下X轴方向的扭矩曲线图，从图中可以看出，错位距离越大，得到的扭矩越大，每增加1mm，X轴方向的扭矩增加1000N·mm左右，变化明显。
步骤7，分析仿真得到的结果，得出椭圆齿轮在安装运用过程中合适的齿隙范围。
从上述仿真结果中可以看出，椭圆齿轮中心距越大，接触力越大，容易造成齿轮磨损，且接触力越大，磨损越快。在齿轮中心距超过3mm时，两椭圆齿轮工作时接触力不平稳，出现较大波动。由此可以看出，在椭圆齿轮实际工作中，由于齿轮摩擦散热等原因，在安装时齿隙必须存在，但是不可过大，在此文中，齿隙不可超过3mm，否则齿轮传动不稳定，会影响后续其他零件的正常工作。椭圆齿轮安装时前后错位距离越大，齿轮水平方向的扭矩逐渐增大，且变化率大，所以在安装时要尽量避免齿轮错位安装，以免引起齿轮受力不均发生断齿现象而影响齿轮工作。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，均属于本申请所附权利要求所限定的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于ADAMS的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：确定椭圆齿轮的参数，所述参数至少包括模数m、齿数z、长半轴a、短半轴b和压力角α，根据参数用齿轮生成器GearTrax2018生成椭圆齿轮副；
步骤2：将步骤1中齿轮生成器GearTrax2018生成的椭圆齿轮副导入三维机械设计软件SolidWorks2018中生成椭圆齿轮副装配体，并为从动齿轮配置一个底座，与从动齿轮进行装配，将装配好的齿轮副和底座进行保存，然后导入机械系统动力学自动分析软件ADAMS，创建变中心距齿轮模型Model_1；
步骤3：在机械系统动力学自动分析软件ADAMS中调整工作栅格，设置单位，首先是定义约束：定义两椭圆齿轮的材料属性和接触碰撞，在两椭圆齿轮与大地之间添加旋转副；然后是施加驱动：在主动齿轮上施加一个转速驱动，从动齿轮施加一个恒负载转矩；最后是进行仿真：设置仿真时间和仿真步数，选择Wstiff求解器S12积分格式进行仿真计算，得出从动齿轮的转速曲线图，证明模型的可靠性；
步骤4：在底座与大地之间添加移动副，在底座上添加点驱动，底座的轴与从动齿轮的轴添加共线约束，再次进行仿真计算；底座用来带动从动齿轮水平匀速远离从动齿轮，即中心距逐渐增大，模拟不同中心距的齿轮传动情况，得出椭圆齿轮间接触力和扭矩的变化结果；
步骤5：将步骤1中齿轮生成器GearTrax2018生成的椭圆齿轮副导入三维机械设计软件SolidWorks2018中生成椭圆齿轮副装配体，将装配好的齿轮副保存，然后导入机械系统动力学自动分析软件ADAMS，创建变错位距离齿轮模型Model_2；
步骤6：在机械系统动力学自动分析软件ADAMS中调整工作栅格，设置单位，首先定义约束：定义两椭圆齿轮的材料属性和接触碰撞，主动齿轮与大地之间添加圆柱副，从动齿轮与大地之间添加旋转副；然后是施加驱动：在主动齿轮添加转速驱动和点驱动，从动齿轮添加负载转矩，最后是进行仿真：设置仿真时间和仿真步数，选择Wstiff求解器S12积分格式进行仿真计算，用来模拟椭圆齿轮副在不同的前后错位距离的啮合转动情况，得到椭圆齿轮间接触力和扭矩的变化结果；
步骤7：分析仿真得到的结果，得出椭圆齿轮在安装运用过程中合适的齿隙范围。
2.根据权利要求1所述的基于ADAMS的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法，其特征在于，所述步骤2和步骤5中保存的文件格式为Parasolid.x_t格式。
3.根据权利要求1所述的一种基于ADAMS的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法，其特征在于，所述步骤3中，采用Impact函数或Restitution函数来计算齿轮之间的接触碰撞力。
4.根据权利要求3所述的基于ADAMS的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法，其特征在于，当采用Impact函数来计算齿轮之间的接触碰撞力时，Impact函数的表达式为：
式中：K——刚度系数；
q0——两物体的初始距离；
q——两物体的实际距离；
q0-q——变形量；
e——非线性碰撞指数；
c——阻尼系数；
d——阻尼完全作用时变形距离；
采用刚度系数和阻尼系数来计算碰撞力，需要确定必要的参数，包括接触刚度K、非线性碰撞指数e、阻尼系数c，嵌入深度d，动摩擦系数μk和静摩擦系数μs；
首先确定接触刚度K，由以下公式确定：
其中，
在进行椭圆齿轮啮合模拟时，把椭圆齿轮当作当量圆齿轮，即当量圆齿轮半径取椭圆齿轮分度圆半径；R为齿廓面在啮合点的综合曲率半径，R1和R2分别为两椭圆齿轮在接触点的接触半径；E为两椭圆齿轮材料的综合弹性模量，E1和E2分别为两椭圆齿轮材料的弹性模量；μ1和μ2分别为两椭圆齿轮材料的泊松比；
同时，两椭圆齿轮的接触碰撞约束还需要根据经验确定以下参数，非线性碰撞指数e，阻尼系数c，嵌入深度d，动摩擦系数μk和静摩擦系数μs。
5.根据权利要求1所述的基于ADAMS的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法，其特征在于，步骤3中，
在主动齿轮上施加一个恒转速驱动，从动齿轮施加一个恒负载转矩，为了避免施加的转矩突变，施加一个Step函数，使转矩在短时间内逐步增加到最大值；设置仿真时间和仿真步数，选择Wstiff求解器S12积分格式进行仿真计算；
在渐开线标准齿轮无侧隙啮合时，其分度圆与节圆重合，此时齿轮间隙为0mm，齿轮安装中心距为：
其中，a表示两椭圆齿轮的中心距，z1和z2分别表示两椭圆齿轮的齿数；底座用来带动从动齿轮水平匀速远离从动齿轮，即中心距逐渐增大，从而可以模拟不同中心距的齿轮传动情况，得出椭圆齿轮间接触力和扭矩的变化结果。
6.根据权利要求1所述的基于ADAMS的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法，其特征在于，所述步骤6中，在主动齿轮与大地之间添加圆柱副，由转动副和移动副合成，具有2个自由度，在主动齿轮上施加转速驱动和点驱动，点驱动带动主动齿轮与从动齿轮错位，用来模拟椭圆齿轮副在不同的前后错位距离的啮合转动情况，齿轮的前后错位距离可在一段距离内匀速变化，可以得到椭圆齿轮间接触力和扭矩的变化结果。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911141769.4A CN110889215B (zh) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | 一种基于adams的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911141769.4A CN110889215B (zh) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | 一种基于adams的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110889215A true CN110889215A (zh) | 2020-03-17 |
| CN110889215B CN110889215B (zh) | 2023-05-23 |
Family
ID=69748108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911141769.4A Active CN110889215B (zh) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | 一种基于adams的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110889215B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111914437A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-11-10 | 福州大学 | 一种基于adams的一指禅按摩动力学仿真方法 |
| CN113010975A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-22 | 北京航空航天大学 | 一种综合考虑加工成本与运动平稳性的齿轮间隙优化设计方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102907201A (zh) * | 2012-09-17 | 2013-02-06 | 浙江理工大学 | 椭圆-不完全非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构 |
| CN104091007A (zh) * | 2014-07-01 | 2014-10-08 | 重庆工商职业学院 | 一种少齿差行星减速器动力学仿真分析方法 |
| CN107292057A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-10-24 | 丽水学院 | 齿轮传动中的应力仿真分析方法 |
| CN109241616A (zh) * | 2018-09-03 | 2019-01-18 | 芜湖天航装备技术有限公司 | 离心调节器装置转速补偿系统仿真分析方法 |
-
2019
- 2019-11-20 CN CN201911141769.4A patent/CN110889215B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102907201A (zh) * | 2012-09-17 | 2013-02-06 | 浙江理工大学 | 椭圆-不完全非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构 |
| CN104091007A (zh) * | 2014-07-01 | 2014-10-08 | 重庆工商职业学院 | 一种少齿差行星减速器动力学仿真分析方法 |
| CN107292057A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-10-24 | 丽水学院 | 齿轮传动中的应力仿真分析方法 |
| CN109241616A (zh) * | 2018-09-03 | 2019-01-18 | 芜湖天航装备技术有限公司 | 离心调节器装置转速补偿系统仿真分析方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张白鸽 等: "基于ADAMS的椭圆齿轮动力学仿真分析" * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111914437A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-11-10 | 福州大学 | 一种基于adams的一指禅按摩动力学仿真方法 |
| CN111914437B (zh) * | 2020-08-21 | 2022-06-10 | 福州大学 | 一种基于adams的一指禅按摩动力学仿真方法 |
| CN113010975A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-22 | 北京航空航天大学 | 一种综合考虑加工成本与运动平稳性的齿轮间隙优化设计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110889215B (zh) | 2023-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hu et al. | Nonlinear tribo-dynamic model and experimental verification of a spur gear drive under loss-of-lubrication condition | |
| Yu et al. | The dynamic coupling behaviour of a cylindrical geared rotor system subjected to gear eccentricities | |
| Ma et al. | Evaluation of optimum profile modification curves of profile shifted spur gears based on vibration responses | |
| Chen et al. | Dynamics analysis of a crowned gear transmission system with impact damping: Based on experimental transmission error | |
| Sheng et al. | Nonlinear dynamic analysis and chaos control of multi-freedom semi-direct gear drive system in coal cutters | |
| Jyothirmai et al. | A finite element approach to bending, contact and fatigue stress distribution in helical gear systems | |
| CN110889215A (zh) | 一种基于adams的椭圆齿轮间隙的仿真分析方法 | |
| Zhu et al. | Modeling and dynamics analyzing of a torsional-bending-pendular face-gear drive system considering multi-state engagements | |
| CN112836319B (zh) | 一种考虑非均匀分布齿根裂纹故障的仿真方法 | |
| Wang et al. | Spiral bevel gear dynamic contact and tooth impact analysis | |
| Gou et al. | Dynamic characteristics of a straight bevel gear drive system considering multi-state meshing and time-varying parameters | |
| Vishwakarma et al. | Finite element analysis of helical gear using three-dimensional cad model | |
| Atanasiu et al. | Nonlinear dynamics of steel/plastic gears of servomechanism structures | |
| Murali et al. | Influence of module and pressure angle on contact stresses in spur gears | |
| Changbin et al. | Dynamic meshing characteristics of elliptic cylinder gear based on tooth contact analysis | |
| Che et al. | Dynamic behavior analysis of planetary gear transmission system with bolt constraint of the flexible ring gear | |
| Chen et al. | Dynamic analysis of a geared rotor-bearing system with translational motion due to shaft deformation under residual shaft bow effect | |
| Jones | The mathematical modelling of gearbox vibration under applied lateral misalignment | |
| Liu et al. | Nonlinear behavior of a spur gear pair transmission system with backlash | |
| Tiwari et al. | Effect of misalignment on tooth stress under varying frictional and loading conditions of polymer helical gear | |
| Yanjun et al. | Dynamic analysis of gear and rack transmission system | |
| Li et al. | Nonlinear transient engagement characteristics of planetary gear train | |
| Zhou et al. | Dynamic response and dangerous point stress analysis of gear transmission system | |
| Ma et al. | Simulation analysis of helical gears in the gear box of the rolling mill | |
| Vishwakarma et al. | Structural analysis of spur gear using FEM |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |