2.1.3安裝條件行星傳動機構中,為了提高其承載能力大多采用幾個行星輪。同時,為了使嚙合時的徑向力相互抵消,通常將幾個行星輪均勻地分布在傳動的中心輪中。所以對于具有行星輪數np>1的行星輪機構,除應滿足同心條件和鄰接條件外,其齒輪的齒數還必須滿足安裝條件。即(za+zb)/np=整數。
2.2裝配體的實現
2.2.1各個齒輪零件的生成針對某型直升機主減速器[3]內兩級行星傳動機構,按照編制的程序分別為各個齒輪零件建立模型。為了使齒輪間能準確嚙合,在各個齒輪零件中新建輔助草圖,該草圖用于齒輪在裝配體的精準定位。輔助草圖包含一個圓和兩條輔助中心線。圓以齒輪分度圓作為半徑,輔助中心線分別通過齒槽和齒對稱線。各個齒輪具體參數如表l所示。
2.2.2裝配步驟
(1)固定外齒圈,分別將太陽輪,內齒圈與外齒圈設為同心配合。
(2)調整太陽輪,當行星輪數目為奇數時,太陽輪和內齒圈的齒槽中線應處于共線位置;當行星輪數為偶數時,太陽輪齒槽中線和內齒圈的齒厚中線應處于共線位置。
(3)導入行星輪,每一行星輪應與行星架上對應行星軸同心配合。當行星輪齒數為奇數時,行星輪的齒厚中線和內齒圈的齒槽中線應處于共線位置,太陽輪齒厚中線和行星輪的齒厚中線共線。而當行星輪齒數為偶數時,行星輪的齒對稱線與太陽輪和內齒圈的齒槽中線應共線。按照上述裝配方法,行星齒輪機構的裝配模型如圖3、圖4所示。
3虛擬樣機的運動仿真
3.1 COSMOSMotion軟件簡介
SolidWorks是基于Windows環境的特征化三維實體造型軟件,其中與之實現無縫集成的COSMOSMotion插件更是一個全功能的運動仿真軟件,它可以對復雜機構進行完整的運動學和動力學仿真,得到系統中各個零部件的運動情況,包括能量、動量、位移、速度、加速度、作用力與反作用力等結果,并能以動畫、圖表、曲線等形式輸出;還可以將零部件在復雜運動情況下的載荷情況直接輸出到主流有限元分析軟件中,從而進行正確的結構強度分析。COSMOSMorion仿真的一般步驟如圖5所示。
3.2行星齒輪機構運動仿真的生成
SolidWorks會在生成裝配體時自動將其中的配合關系轉換為相應的約束關系,因此比其它軟件要簡便的多。用戶只需要在行星齒輪中添加適當的耦合關系和驅動力就可以了。但要注意的是,定義機構運動副時,必須保證機構自由度數為零,因為若系統確定機構的自由度小于零,軟件會認為機構中有多余約束,此時內ADAMS解算器會去掉多余約束從而強迫自由度在解算器內達到零,那么將會產生構件脫離原裝配位置等意想不到的運動結果,失去仿真意義。機構的總自由度數(Gmeler Count)計算式為
3.2.1設置驅動關系在上述步驟完成后,可以對機構設置適當的驅動關系,如添加太陽輪的旋轉速度或添加輸入驅動力矩等。這在COSMOSMotion中設置極為簡單、方便。在此不再贅述。
3.2.2查看仿真結果進行了仿真后,可以將仿真動畫以avi,vrml等形式輸出,也可以導出EXCEL數據文件,還可以將仿真結果速度、反作用力等輸出為實時曲線形式。
4結論
(1)利用SolidWorks強大的二次開發能力,開發了漸開線圓柱齒輪建模程序,并以某型直升機的主減速器兩級行星傳動機構為例,建立了二次行星齒輪裝配體模型,也得出了利用SolidWorks軟件在建立行星齒輪機構時的一些經驗。
(2)利用COSMOSMotion軟件,對建立的行星齒輪機構進行了運動仿真分析,結果證實該機構達到了設計傳動比要求,仿真效果較好。
(3)從結果中可以發現利用SolidWorks/COSMOSMotion軟件進行樣機建模仿真,直觀、方便且有利于提高機構分析效率,降低成本,在機械CAD/CAE的發展中具有很大潛力。
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