论文摘要
利用虚拟样机技术对减速器进行设计和分析研究,可以缩短产品开发周期,降低开发成本,提高产品质量。这种设计与分析方法是目前减速器技术开发研究的发展趋势。论文以自主设计开发的混合型齿轮传动减速器为研究对象,基于虚拟样机技术,利用Pro/E和ADAMS软件平台,围绕着减速器动力学建模、动态特性仿真以及输出角度控制系统进行了研究。论文研究工作如下:首先,在Pro/E软件中建立了减速器各主要零件的三维实体模型,并采用自底向上的方法对减速器模型进行虚拟装配,通过运动学分析和干涉排除,确保了装配模型的正确性。然后,将Pro/E中减速器的三维模型导入到ADAMS软件中,并基于ADAMS软件对减速器虚拟样机模型的建立进行了研究,给出了分别基于多刚体接触理论和扭转振动理论建立减速器虚拟样机模型的方法及其参数的取值方法。基于多刚体接触理论的建模方法将齿轮系统各零部件视为刚体,不考虑轮齿和传动轴的弹性,仿真结果直观地描述了齿轮啮合传动过程,给出了在给定输入转速和载荷作用下各级齿轮的动态啮合力;揭示了齿轮传动的刚度激励与啮合冲击激励引起响应的周期性波动的现象。基于扭转振动理论建模方法考虑了齿轮的啮合刚度以及传动轴的扭转刚度,忽略轮齿的啮合接触过程,将齿轮系统视为弹性的振动系统,仿真结果给出了系统固有特性和振动响应。最后,针对减速器在实际工程中的具体应用要求,在其虚拟样机基础上采用ADAMS/View控制工具箱设计了该减速器输出角度控制系统,通过对控制系统参数的试验设计研究,获得一组控制参数,实现了控制系统要求。通过以上研究,论文给出了基于虚拟样机技术对减速器进行可视化技术研究的一般方法和步骤,其中首次提出了采用ADAMS进行齿轮传动扭转振动分析的建模方法以及采用ADAMS/View控制工具箱设计齿轮传动输出角度控制系统的方法。研究结果表明,建立的减速器虚拟样机模型以及输出角度控制系统模型能够反映减速器的动态传动特性,其方法可应用于实际工程问题分析。