渐开线行星齿轮减速器虚拟样机.pdf
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1、第 2 0卷第 1 期 2 0 0 5年 3月 北京 机 械 工 业 学院 学 报 J o u r n a l o f B e ij i n g I n s t i t u t e o f Ma c h i n e r y V0 1 2 O No 1 Ma r 2 0 0 5 文 章 编 号 : 1 0 0 81 6 5 8 ( 2 0 0 5 ) 0 10 0 2 10 4 渐 开线行星齿轮减 速器虚拟样机 田竹友 , 冯 荣坦 ( 1 北京机械工业学院机械工程系 , 北京 1 0 0 0 8 5 ; 2 北京航空航天大学机械5 1 2 程与自动化学院, 北京 l o o o s a ) 摘
2、 要: 利用 U G软件对经过优化过程所得的结果进行参数化三维实体造型, 并利用 p a r a s o l i d使 u G与 A D A MS 相互通讯, 在 A D A M S中建立行星齿轮减速器虚拟样机, 对其进行运动分 析及动态干涉情况分析, 验证 了所实现三维参数化造型过程及样机建模过程的合理性。 关键词: 行星齿轮减速器; 参数化三维实体造型; 虚拟样机 中图分类号: T H 1 2 2 文献标识码: A Vi r t u a l ma c h i n e o f p l a n e t a r y g e a r d r i v e T I AN Z h u y o u , F
3、 ENG Ro n g t a n ( 1 De p a r t me n t o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g 。 B e i j i n g I n s t i t u t e o f Ma c h i n e r y 。 B e ij i n g 1 0 0 0 8 5。 C h i n a ; 2 S c h o o l o f Mech a n i c al E n s i n s and A u t o ma t o in。 U n i v e r s i t y o f A e r o n a u ti c s and As
4、 t r o n a u ti c s , B e i j i n g 1 0 0 0 8 4。 C h i n a ) Ab s t r a c t : By u s i n g UG , a p a r a me t r i c t h r e e d i me n s i o n a l mo d e l i n g o f t h e 2 K H p l an e t a r y g e ar s t r u c t u r e i s b u i l t a c c o r d i n g t o the p aram e t e r s tha t are d e ri v e d
5、 f r o m t h e o p t i mi z a t i o n s T he s o f t ware p ara s o l i d i s u s e d t o c o n v e t l l e mo d e l b u i l t b y UG i n t o ADAMS f o r ma t a n d a v i r t u al ma c h i n e o f 山e 2 K H P GD i S ma d e山e n B a s e d o n山e v i r t u al ma c h i n e 山e mo v e me n t an d d y n am i
6、 c b e h a v i o r o f 山e d riv e i s a n aly z e d T h e p aram e t r i c t h r e e - d i me n s i o n al mo d e l i n g o f the 2 K - H p l an e t a r y g e ar s t r u c t u r e a n d the mo d e l i n g p r o c e s s o f the v i r - t u al ma c h i n e arej u s t i fi e d t o b e v ali d Ke y wo r
7、 d s: p l an e t a r y g e ar d r i v e; p aram e t r i c t h r e e d i me n s i o n al mo d e l i n g; v i rtu al ma c h i n e 在已形成全球买方市场的条件下 , 市场竞争的 焦点从规模、 成本、 质量转移到快速反应 , 企业需要 快速响应工程以提高竞争力。快速响应工程的内容 包括快速捕捉市场需求信息 , 快速产品设计 , 快速产 品试制定型和快速响应制造系统等 4个环节。而现 代产品由于用户的要求越来越高 , 产品结构 E t 益复 杂 , 科技含量愈来愈高 , 所
8、以产 品周期有延 长的趋 势。如何解决好产品市场寿命缩短和新产品开发周 期延长的尖锐矛盾 , 已经成为决定企业成败兴衰的 关键问题【 l J 。建造虚拟样机则是解决这一 问题 的 一 种途径 。 利用虚拟样机 , 可以用数字化方式体现设计者 的设计意图, 通过模拟仿真模型在实际工作过程 中 的运动来测试所建模型, 在产品实际加工之前对产 品的性能、 可制造性进行评价 , 将制造过程中可能发 生的问题提前到设计阶段处理、 检查零件 的运动干 涉 , 还可以评价系统振动、 噪声水平, 预测零件变形 等。并通过深化设计 , 仿真试验不同的设计方案, 找 到获得最佳性能的最优化设计组合。利用虚拟样 机
9、 , 可以减少昂贵的物理样机数量, 提高产品设计质 量和工作效率, 缩短产品开发周期 , 促进渐开线行星 齿轮减速器的设计现代化, 有着广泛的应用前景。 建造渐开线行星齿轮减速器的虚拟样机 , 是将 在 U G中创建的渐开线行星齿轮减速器的三维造型 导入 A D A MS , 创建一个包括构件、 运动副等在内的 机械系统模型 , 通过模拟仿真机构在实际工作 中的 运动来测试、 评价所建模型 , 将模拟仿真结果与所建 样机的理论计算结果对照来验证所设计的方案。 1 三维参数化造型 1 1 齿轮 的参数化设计 所谓参数化设计( P aram e t r i c D e s i g n ) , 就是
10、采用 预定义的方法建立图形的几何约束集 , 指定一组尺 寸作为参数与几何约束集相关联 , 将所有的关联式 融入到应用程序中, 然后修改参数尺寸, 最后根据这 些参数顺序地执行表达式来实现 的方法 J 。 即参 收稿 日期 : 2 o o 41 22 1 作者简介 : 田竹友( 1 9 4 1 一) , 女 。 湖南津市人 , 北京机械工业学院机械工程系教授。 主要从事 C A D方面的研究 。 维普资讯 http:/ 2 2 北京机械工业学院学报 第 2 0 卷 数化设计的参数与设计对象的尺寸控制有明显的对 应。通过参数化尺寸驱动完成对设计结果的修改 。 参数化造型( P a r a m e
11、t e r i z e d M o d e l i n g ) 是使用约 束来定义和修改几何模型。约束包括尺寸约束、 拓 扑约束和工程约束 , 这些约束反映了设计时要考虑 的因素。实现参数化的那组参数与这些约束保持一 定的关系。首先保证初始设计的形体满足这些约 束, 当用户输入那组参数的新值时, 无需再次建立约 束关系而能获得一个新的几何模型。 参数化模型的建立是实现参数化设计系统的关 键 。参数化建模是几何建模的一个方向,它可大大 提高模型生成和修改的速度。参数化的实体模型具 有直观、 逼真且修改方便等特点。 参数化模型的建立包括以下内容 : ( 1 ) 参数的设置。 ( 2 ) 参数的修改
12、和验证。 ( 3 ) 结果的输 出。 由于渐开线行星齿轮减速器靠齿轮的啮合来传 递运动与动力 , 齿轮的参数化最为关键。齿轮齿廓 由渐开线、 过渡曲线、 齿根圆、 齿顶圆几部分组成, 并 不是连续的曲线 , 所以在绘制过程中也需要这几种 曲线的组合。渐开线齿轮这几部分的几何尺寸都是 由齿轮的模数 、 齿数 、 变位 系数决定 的, 是独立变 量, 因此应将 m, , 作为驱动尺寸。则渐开线齿轮 零件形体尺寸即相关变量可用如下参数化模 型表 达 : 1 分度圆半径: r =膨 二 1 齿根圆半径: r f = r h = 一 ( + c 一 ) m 厶 1 齿顶圆半径: = r h = + (
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