2.1.3安裝條件行星傳動機構(gòu)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(shù)np>1的行星輪機構(gòu),除應(yīng)滿足同心條件和鄰接條件外,其齒輪的齒數(shù)還必須滿足安裝條件。即(za+zb)/np=整數(shù)。
2.2裝配體的實現(xiàn)
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(nèi)兩級行星傳動機構(gòu),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(zhǔn)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(zhǔn)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(shù)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(nèi)齒圈與外齒圈設(shè)為同心配合。
(2)調(diào)整太陽輪,當(dāng)行星輪數(shù)目為奇數(shù)時,太陽輪和內(nèi)齒圈的齒槽中線應(yīng)處于共線位置;當(dāng)行星輪數(shù)為偶數(shù)時,太陽輪齒槽中線和內(nèi)齒圈的齒厚中線應(yīng)處于共線位置。
(3)導(dǎo)入行星輪,每一行星輪應(yīng)與行星架上對應(yīng)行星軸同心配合。當(dāng)行星輪齒數(shù)為奇數(shù)時,行星輪的齒厚中線和內(nèi)齒圈的齒槽中線應(yīng)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(dāng)行星輪齒數(shù)為偶數(shù)時,行星輪的齒對稱線與太陽輪和內(nèi)齒圈的齒槽中線應(yīng)共線。按照上述裝配方法,行星齒輪機構(gòu)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(huán)境的特征化三維實體造型軟件,其中與之實現(xiàn)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(fù)雜機構(gòu)進行完整的運動學(xué)和動力學(xué)仿真,得到系統(tǒng)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(jié)果,并能以動畫、圖表、曲線等形式輸出;還可以將零部件在復(fù)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(jié)構(gòu)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(gòu)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(guān)系轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的約束關(guān)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(dāng)?shù)鸟詈详P(guān)系和驅(qū)動力就可以了。但要注意的是,定義機構(gòu)運動副時,必須保證機構(gòu)自由度數(shù)為零,因為若系統(tǒng)確定機構(gòu)的自由度小于零,軟件會認為機構(gòu)中有多余約束,此時內(nèi)ADAMS解算器會去掉多余約束從而強迫自由度在解算器內(nèi)達到零,那么將會產(chǎn)生構(gòu)件脫離原裝配位置等意想不到的運動結(jié)果,失去仿真意義。機構(gòu)的總自由度數(shù)(Gmeler Count)計算式為
3.2.1設(shè)置驅(qū)動關(guān)系在上述步驟完成后,可以對機構(gòu)設(shè)置適當(dāng)?shù)尿?qū)動關(guān)系,如添加太陽輪的旋轉(zhuǎn)速度或添加輸入驅(qū)動力矩等。這在COSMOSMotion中設(shè)置極為簡單、方便。在此不再贅述。
3.2.2查看仿真結(jié)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(dǎo)出EXCEL數(shù)據(jù)文件,還可以將仿真結(jié)果速度、反作用力等輸出為實時曲線形式。
4結(jié)論
(1)利用SolidWorks強大的二次開發(fā)能力,開發(fā)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(gòu)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(gòu)時的一些經(jīng)驗。
(2)利用COSMOSMotion軟件,對建立的行星齒輪機構(gòu)進行了運動仿真分析,結(jié)果證實該機構(gòu)達到了設(shè)計傳動比要求,仿真效果較好。
(3)從結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)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(gòu)分析效率,降低成本,在機械CAD/CAE的發(fā)展中具有很大潛力。
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