基于虚拟样机技术的数控铣床主传动系统动力学仿真研究.pdf

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1、2010年6月机床与液压Jun．2010第38卷第11期MACHINET0OL＆HYDRAULICSVo1．38No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．11．027基于虚拟样机技术的数控铣床主传动系统动力学仿真研究韩长江，崇凯(江苏大学机械学院，江苏镇江212013)摘要：在分析双主轴数控铣床多级齿轮主传动系统运动及受力的基础上，应用ADAMS构建了传动系统的多刚体虚拟样机模型，将Hertz接触理论嵌入仿真模型，实现了齿轮啮合的动态实时仿真，得到了齿轮的动态啮合力，并基于多刚体模型研究了轴线平行度误差对齿轮啮合力的影响。同时利用ANSYS对

2、铣床主轴进行了有限元建模，通过ADAMS建立了传动系统的刚柔耦合虚拟样机模型，分析了主轴在动态下的应力分布。仿真结果为系统传动的平稳性研究和各部件的强度、刚度、疲劳寿命计算提供了参考。关键词：传动系统；多刚体模型；刚柔耦合模型；ADAMS；ANSYS中图分类号：TH132文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)11—089—4DynamicSimulationStudyoftheMainTransmissionSystemofNCMillerBasedonVirtualPrototypingTechnologyHANChangjiang．CH0NGKai(Scho

3、olofMechanicalEngineering，JiangsuUniversity，Zhe~iangJiangsu212013，China)Abstract：InthefoundationofanalyzingthemovementandforceofmultistagegearmaintransmissionsystemoftwinspindlesNCmiller，multi-rind-bodyvirtualprototypeofthetransmissionsystemwasestablishedbasedonADAMS，andthereal·timedynamicsi

4、m-ulationsofgearmeshwelr~achievedwiththetheoryofHertzembedded，andgearsdynamicforceresponseswerecalculated．Theefectofaxialparallelism-elTorstomeshforcewasexaminedbymulti—rigid-bodymode1．ANSYSwasusedtomodelthespindleoffiniteele-mentinthesametimeandtherind—flexiblecouplingmodeloftransmissionsys

5、temWascarriedoutinADAMS．Thedistributionofstressofspindleunderthedynamicsituationwasanalyzed．Theresultsprovideabasistoanalyzethestationarityoftransmissionsystemandtheestimationofintensityandtoughnessandfatiguelifeofeachpart．Keywords：Transmissionsystem；Multi—dgid—bodymodel；Rigid—flexiblecoupli

6、ngmodel；ADAMS；ANSYS在双主轴数控铣床的多级齿轮主传动系统中，齿研究对象，其主传动系统图如图1所示，各齿轮的几轮啮合过程中所产生的周期性冲击力，不仅影响机床何参数见表1。传动的平稳性，而且影响切削过程的稳定性。因此，研究传动系统中动态激励的传递以及各部件的动态响应对降低系统振动，减小轴承受载，提高系统寿命具有重要意义⋯。作者利用ADAMS构建了传动系统的多刚体虚拟样机模型，基于Hertz接触理论，实现了齿轮啮合的动态实时仿真，并研究了不同方向的轴线平行度误差对齿轮啮合力的影响，找出了影响齿轮啮合力的关键误差因素。同时利用ANSYS和ADAMS的联合仿图1铣床主传

7、动系统图真，得到了主轴在动态下的应力分布。仿真结果可为表1齿轮的几何参数进一步研究系统传动的平稳性以及各零部件的强度、齿轮齿数个模数／nnTl压力角／(。)螺旋角／(。)刚度校核和疲劳寿命预测提供了参考。1传动系统刚体模型的动态仿真1．1刚体模型的建立以阴极炭块加工铣床的多级齿轮主传动系统作为收稿日期：2009—06—26作者简介：韩长江(1983一)，男，硕士研究生。研究方向为虚拟样机技术在工程中的应用。电话：15896382715，E—mail：changsangong@163．eom。