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本文介紹基于多體動(dòng)力學(xué)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真，使用多體動(dòng)力學(xué)對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真的一種新方法，這一方法能使工程師在各種情況或條件下開(kāi)發(fā)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。首先，介紹RecurDyn/DriveTrain 解決方案；其次，分享相關(guān)應(yīng)用案例；然后，將繼續(xù)驗(yàn)證這種齒輪接觸計(jì)算方法；最后進(jìn)行總結(jié)。

對(duì)于不同類(lèi)型的齒輪嚙合，接觸力隨齒輪旋轉(zhuǎn)而變化。結(jié)語(yǔ) 齒輪嚙合剛度的變化取決于多個(gè)幾何和材料參數(shù)，在傳動(dòng)系統(tǒng)的 NVH 分析中起著重要作用。借助 COMSOL Multiphysics 和其附加的多體動(dòng)力學(xué)模塊，我們可以通過(guò)結(jié)合接觸分析與零件庫(kù)中的參數(shù)化齒輪來(lái)計(jì)算齒輪嚙合剛度的變化。

Ansys解決方案針對(duì)上述多體動(dòng)力學(xué)在各個(gè)行業(yè)內(nèi)的一些應(yīng)用，Ansys提供了完整的解決方案，包括：疲勞仿真、模態(tài)仿真、動(dòng)力學(xué)特性、線性有限元分析、多體動(dòng)力學(xué)分析等，并且具有強(qiáng)大的無(wú)網(wǎng)格仿真技術(shù)，能夠高效并精確的求解多體運(yùn)動(dòng)與結(jié)構(gòu)變形的耦合問(wèn)題，能夠?qū)?em>系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性能、結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、疲勞等進(jìn)行分析。1、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括齒輪、軸承、轉(zhuǎn)軸、齒輪箱等。

導(dǎo)讀： 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是研究多體系統(tǒng)(一般由若干個(gè)柔性和剛性物體相互連接所組成)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)包括多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析涵蓋建模和求解兩個(gè)階段，其中建模包括從幾何模型形成物理模型的物理建模、由物理模型形成數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)建模兩個(gè)過(guò)程，求解階段需要根據(jù)求解類(lèi)型(運(yùn)動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)、靜平衡、特征值分析等)選擇相應(yīng)的求解器進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算和求解。

Adams 是一款系統(tǒng)級(jí)多體動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、能源、重型機(jī)械等多個(gè)行業(yè)。該工具凝聚了豐富行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，能夠快速進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真、系統(tǒng)級(jí)模態(tài)及振動(dòng)分析、與控制系統(tǒng)集成的機(jī)電一體化分析、系統(tǒng)疲勞壽命分析等，包括基礎(chǔ)模塊、擴(kuò)展模塊、車(chē)輛專用模塊、新能源專用模塊、實(shí)時(shí)仿真模塊等。

講師簡(jiǎn)介：吳根勇，西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士精通多體動(dòng)力學(xué)理論傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析專家現(xiàn)任職于博世電動(dòng)工具（中國(guó)）有限公司全球新興市場(chǎng)事業(yè)部仿真與可靠性部END掃描二維碼添加官方微信加入技術(shù)交流群

3.1 多體動(dòng)力學(xué)機(jī)構(gòu)鉸點(diǎn)優(yōu)化 在已經(jīng)建立的多體動(dòng)力學(xué)模型中,在保證機(jī)構(gòu)各項(xiàng)設(shè)計(jì)約束的前提下,通過(guò)適當(dāng)調(diào)整機(jī)構(gòu)的鉸點(diǎn)相對(duì)位置,不斷降低絲杠兩鉸接點(diǎn)在實(shí)際支車(chē)作業(yè)過(guò)程中的最大載荷,優(yōu)化后通過(guò)MotionSolver多體動(dòng)力學(xué)分析,荷歷程曲線變化如下圖6所示。 圖6 優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)對(duì)比 上述分析結(jié)果中紅色曲線為優(yōu)化后的鉸點(diǎn)載荷曲線，藍(lán)色曲線為原結(jié)構(gòu)鉸點(diǎn)載荷曲線。

精彩直播預(yù)告在飛機(jī)工程領(lǐng)域，起落架、艙門(mén)、水平及垂直面等作動(dòng)系統(tǒng)是飛機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵組成部分。運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)方法對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行建模與分析時(shí)，需兼顧仿真工具特性與行業(yè)工程經(jīng)驗(yàn)。為此，海克斯康推出基于多體動(dòng)力學(xué)的飛機(jī)系統(tǒng)參數(shù)化建模與分析工具，深度融合軟件功能與工程實(shí)踐，顯著提升行業(yè)工程人員的工作專業(yè)性與便捷性。

Ansys Motion是一款多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件，能夠?qū)傮w和柔體進(jìn)行快速精準(zhǔn)的分析，并通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)整體的分析進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估，是用于多體動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)前沿且強(qiáng)大的仿真解決方案。Ansys Motion 在2022 R1版本中的功能更新，主要包括獨(dú)立版本和workbench 版本。

原因：將機(jī)械系統(tǒng)（如汽車(chē)的懸架、機(jī)器人的手臂）抽象為一系列由運(yùn)動(dòng)副連接的剛體或柔體，建立描述其運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程組，然后用數(shù)值積分方法（如龍格-庫(kù)塔法、Newmark法）求解系統(tǒng)隨時(shí)間變化的位移、速度和加速度。計(jì)算特點(diǎn):順序性較強(qiáng): 數(shù)值積分過(guò)程是按時(shí)間步順序進(jìn)行的，單次仿真的并行化難度高于FEM/CFD。

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本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師你會(huì)得到什么：1、學(xué)習(xí)挖掘機(jī)的三維模型處理2、學(xué)習(xí)挖掘機(jī)接觸相關(guān)的接觸設(shè)置3、學(xué)習(xí)多體動(dòng)力學(xué)分析步的建立4、學(xué)習(xí)挖掘機(jī)多體動(dòng)力學(xué)分析的載荷施加案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.

摘 要：針對(duì)目前3D打印機(jī)打印回轉(zhuǎn)體類(lèi)型零件速度慢、插補(bǔ)復(fù)雜、效率低等缺陷，設(shè)計(jì)一種3D打印機(jī)，由底座、行星齒輪組、Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、橫向絲杠機(jī)構(gòu)和料架等組成。通過(guò)ADAMS仿真軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)虛擬仿真分析。3D打印機(jī)可通過(guò)增加打印噴頭數(shù)量來(lái)提高打印速度。通過(guò)對(duì)多噴頭的協(xié)作打印方案進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真模擬計(jì)算，得到運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。

基于上述原因，需要在多體動(dòng)力學(xué)模型的時(shí)域分析之前把模型處于平衡狀態(tài)。注意：多體仿真模型進(jìn)行頻域分析之前也需要進(jìn)行平衡分析，因?yàn)轭l域分析是在平衡位置上進(jìn)行線性化。Simpack作為專家級(jí)多體動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件，提供多種分析方法使模型達(dá)到平衡狀態(tài)。下面以示例模型為例，介紹具體方法。

當(dāng)我們對(duì)這些組件的詳細(xì)應(yīng)力分析不感興趣，而是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)感興趣時(shí)，尤其如此。COMSOL Multiphysics 支持使用固體力學(xué)和多體動(dòng)力學(xué)接口中提供的剛體域 材料模型功能對(duì)剛體進(jìn)行建模。 假設(shè)我們想了解一個(gè)包含大量剛性組件的大型多體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)。為了快速進(jìn)行初步分析，我們決定使用剛體域和質(zhì)量和慣性矩對(duì)包含給定質(zhì)量和慣性矩的所有剛體進(jìn)行建模。

本文以山地齒軌交通車(chē)輛及軌道系統(tǒng)為研究對(duì)象，詳細(xì)考慮了齒輪齒條嚙合動(dòng)態(tài)激勵(lì)，建立了齒軌車(chē)-軌耦合系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)模型，開(kāi)展了齒軌車(chē)輛牽引爬坡條件下的動(dòng)力學(xué)仿真分析，研究了坡道及行車(chē)速度等參數(shù)對(duì)齒軌嚙合動(dòng)態(tài)特性、車(chē)輛運(yùn)行安全性指標(biāo)和平穩(wěn)性指標(biāo)的影響規(guī)律，為齒軌車(chē)輛動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)、齒軌結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)速度的合理確定等提供理論依據(jù)。

基于matlab的齒輪系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性分析，綜合考慮齒側(cè)間隙、時(shí)變嚙合剛度、綜合嚙合誤差等因素下，參數(shù)阻尼比變化調(diào)節(jié)下，輸出位移、相圖、載荷、頻率幅值結(jié)果。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。

通過(guò)本文方法，利用LMS Motion多體動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算出關(guān)健零部件的載荷，能使整車(chē)廠向相關(guān)供應(yīng)商提出更加合理、精確的技術(shù)要求。 文章來(lái)源：CAE愛(ài)聯(lián)盟