基于虚拟样机技术的回转设备传动系统动力学特性研究.pdf

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1、中图分类号：TQl72．6文献标识码：B文章编号：1007--0389(2010)02-59-04基于虚拟样机技术的回转设备传动系统动力学特性研究周扬铭，陈作炳(武汉理工大学，湖北武汉430070j摘要：基于多体动力学仿真软件ADAMS，应用符合实际的齿轮副传动模型建立了传动系统的虚拟样机模型；分析了系统扭转振动的动态特性和内部激励对动态响应的影响；并进行了系统的频域分析，为产品的研发提供了可靠的分析数据和先进的方法。关键词：ADAMS虚拟样机扭转振动动态响应Studyonthedynamiccharacterofrotaryequipment'sdrivesystembasedOnVir

2、tualPrototypingZhouYangming1，ChenZuobin92(1．Sinoma(Suzhou)ConstructionCo．，Ltd．，Suzhou，China，215300)Abstract：BasedonADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystem)，theVirtualPrototypeofthedrivesystemwasestab·lishedbyusingtheactualgearpairtransmissionmodel．Thesystem’SDynamiccharacteristicsoftorsio

3、nalvibration、theimpactofinter-halincentivesforthedynamicresponseandthefrequencyresponsewasanalyzed．TheresultsalsoprovidedreliableanalyticaldataandadvancedmethodsforproductR&D．Keywords：ADAMS；VirtualPrototype；Torsionalvibration；Dynamicresponse0前言虚拟样机技术是近20年来发展起来的一种新型仿真技术，它以CAX技术为依托，通过在计算机平台上建立真实物理样机

4、的仿真模型来研究其相关特性，为真实物理样机的设计和维护提供依据。目前，该技术已在机械设计和制造等领域获得了重要的应用。多体动力学仿真软件ADAMS是实现虚拟样机技术的一种优秀工具，是目前世界上最具权威性的、使用范围最广的机械系统动力学分析软件。用户使用ADAMS软件可以自动生成包括机一电一液一体化在内的、任意复杂系统的多体动力学数字化虚拟样机模型，能为用户提供从产品概念设计、方案论证、详细设计到产品方案修改、优化、试验规划甚至故障诊断各阶段、全方位、高精度的仿真计算分析结果。齿轮传动是机械系统最常见的传动形式，AD—AMS／View能提供一种齿轮运动副以实现定传动比的运动和动力传递的仿真齿

5、轮传动。但实际的齿轮传动系统是一个复杂的动力学系统，啮合过程存在着大量的动态激励因素，如时变啮合刚度和时变啮合阻尼等；另传动系统的柔性也会对系统的动力学特性产生影响。因此，建立准确的动力学模型，要综合考虑系统各方面因素的影响，才能够更全面的研究系统的动力学特性。1齿轮副扭转振动模型传统的齿轮副模型是一种扭转振动力学模型(见图1)11]。在ADAMS中难以实现用传统的齿轮副模型描述轮齿啮合的传动过程，需要对模型进行变换BI。即：添加以无质量刚性辅助齿轮，辅助齿轮与主动齿轮组成虚拟齿轮运动副，被动齿轮与辅助齿轮通过扭簧连接，动力由扭簧传递给被动齿轮。等价齿轮副动力学模型可以在ADAMS中实现。

6、其中：辅助齿轮由密度足够小的齿轮代替，虚拟齿轮运动副采用ADAMS的齿轮副，扭簧通过定义力矩实现。该力矩作用于被动齿轮，反作用于辅助水靛工程型墼。图1齿轮副扭转振动模型一59—齿轮，其大小由辅助齿轮和被动齿轮之问的转角、转速、等价扭簧刚度及等价扭簧阻尼等决定。根据两种齿轮副变换前后轮齿动态啮合力对主、被动齿轮的作用力矩等价的原则，确定两种齿轮副模型之间的动力学参数变换关系，如下。(1)等价扭簧刚度：k。，：后。兄：图2传动系统仿真模型式中：k。一轮齿啮合综合刚度，其计算式为km=crb2．2柔性体系统仿真模型建立(c，为单位齿宽刚度，对于钢制齿轮一般取c，=20机械系统中的零件并不是绝对的

7、刚体，事实上，N／mm·txml3I；b为齿宽)。绝对的刚体运动并不存在，只不过为了问题的简化(2)等价扭簧阻尼：容易求解，可将系统简化为刚体系统。在重载荷机c。。’=c。尺。2械中，构件刚度对机械运动的影响是一个不可忽略式中：c。一轮齿啮合阻尼。的因素。一方面，由于动载荷的存在，柔性体产生变(3)等价扭簧初始角位移变动量：形，从而影响整个系统的动态特性；另一方面，柔性e，7=白／R2体在外部激励下产生振动，当激励频率与