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本文介紹基于多體動力學的齒輪傳動系統(tǒng)動力學仿真，使用多體動力學對齒輪傳動系統(tǒng)進行動態(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發(fā)齒輪傳動系統(tǒng)。首先，介紹RecurDyn/DriveTrain 解決方案；其次，分享相關應用案例；然后，將繼續(xù)驗證這種齒輪接觸計算方法；最后進行總結。

- 如果太大，會增加總成本▎解決方案? 專業(yè)的動力學仿真軟件可以快速計算動態(tài)條件下的功率峰值? 采用參數(shù)化幾何建模方法實現(xiàn)仿真模型工作場景的快速改變? 自動計算慣性載荷和反作用力/扭矩▎結論? 獲得作用在每個機器部件上的最大（尺寸）載荷，以進行適當?shù)慕Y構驗證? 通過處理來自多個負載情況的仿真結果

- 如果太大，會增加總成本▎解決方案? 專業(yè)的動力學仿真軟件可以快速計算動態(tài)條件下的功率峰值? 采用參數(shù)化幾何建模方法實現(xiàn)仿真模型工作場景的快速改變? 自動計算慣性載荷和反作用力/扭矩▎結論? 獲得作用在每個機器部件上的最大（尺寸）載荷，以進行適當?shù)慕Y構驗證? 通過處理來自多個負載情況的仿真結果

動力學仿真 3.1 模型修改 對于行星齒輪機構運動學仿真和動力學仿真之間的區(qū)別在于齒輪間相互關系的建立，在運動學仿真中齒輪間靠齒輪副連接，相互之間的運動與理論值高度吻合。動力學仿真時齒輪間采用接觸的方式相互連接，在動力學仿真中會因為齒輪間接觸剛度和間隙，而使仿真結果和理論計算值產(chǎn)生一定的出入，但是更加真實。

本文將介紹使用RecurDyn對齒輪箱進行仿真時的整體技術路線：首先設計好齒輪箱的整體結構，在RecurDyn中搭建多體動力學模型，定義各部分的運動行為及不同構建之間的接觸關系。使用RecurDyn的Drivetrain工具包對模型進行修改，將齒輪箱中的齒輪、軸、軸承等部件使用Drivetrain工具包中的模塊進行替換，輸出軸變形、齒輪傳動誤差分析、NVH分析等仿真結果。

本人專攻齒輪動力學、機械動力學、行星齒輪動力學、人字齒行星齒輪動力學、MATLAB建模、Workbench強度仿真等，歡迎相關研究方向的人員來交流。

應變波齒輪是在高速工作的過程中，柔性輪變形為橢圓形，從而使齒輪齒間發(fā)生接觸的機制，因此很難通過現(xiàn)有的有限元方法(FEA)再現(xiàn)問題。在本案例中，利用RecurDyn的MFBD技術對應變波齒輪減速器進行了建模，從而掌握了應變波齒輪的動態(tài)行為和各種特性，并根據(jù)仿真結果改善設計。

1.3 動力學系統(tǒng)構建： 1.3.1運動副的構建：分別建立三個小行星錐齒輪與輸出軸的轉動副、輸出軸對地的轉動副、輸入軸對地的轉動副、輸入軸齒輪與輸入軸的固定副、大錐齒輪對地的固定副、如圖2所示。

在對傳動系統(tǒng)進行噪聲、振動和粗糙度（NVH）分析時，齒輪嚙合的彈性對結果起著至關重要的作用。COMSOL Multiphysics? 軟件中的新特征和功能能夠準確地評估齒輪嚙合剛度，從而可以幫助我們創(chuàng)建一個精確的齒輪模型。今天，我們將解釋為什么要考慮齒輪嚙合彈性，以及如何計算齒輪嚙合剛度并將其納入多體動力學模型中的重要性。

技術，用于計算柔性體之間的接觸? 子系統(tǒng)建模最大程度實現(xiàn)復雜機制的可重用性? 多體動力學求解器用于準確預測系統(tǒng)運動所需的扭矩▎工具包? RecurDyn/Professional? RecurDyn/FFlex▎工程問題? 需要快速可靠的求解器，以便對具有變形和接觸的高速動力學模型進行動力學分析

基于Hertz接觸理論和以共旋坐標法為基礎的增量有限元法，在多體動力學軟件RecurDyn中建立蝸輪蝸桿非線性瞬態(tài)動力學模型，并根據(jù)試驗要求的多工況加載條件，對其進行應力分析和疲勞壽命分析，可以精確地得到尼龍蝸輪齒根處在各加載工況的瞬態(tài)應力值，進而研究尼龍蝸輪在相應時間歷程下的疲勞壽命。

通過數(shù)值仿真，可以對齒輪鏈條多體系統(tǒng)進行運動和受力狀況的模擬。這種模擬方法可以提供對系統(tǒng)行為和性能的深入理解，有助于優(yōu)化設計、預測故障和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在數(shù)值仿真中，可以使用有限元分析（FEA）或多體動力學（MBD）等方法來模擬齒輪鏈條多體系統(tǒng)的運動和受力狀況。

全太陽能電池陣列模型擴展在上述單個狹縫管的仿真基礎上，研究了全太陽能電池陣列多體仿真，模型包含圖3所示的實體，包括芯軸、狹縫管卷繞支撐管、光伏覆蓋層和架體。芯軸和架體被視為剛體，而狹縫管和覆蓋層被視為柔性體。同時為簡化模型并自動化繁瑣和重復的任務，在多體動力學軟件中開發(fā)了一個垂直應用程序，用于將狹縫管成型到芯軸上、狹縫管卷繞過程以及展開過程仿真。

Ansys解決方案針對上述多體動力學在各個行業(yè)內(nèi)的一些應用，Ansys提供了完整的解決方案，包括：疲勞仿真、模態(tài)仿真、動力學特性、線性有限元分析、多體動力學分析等，并且具有強大的無網(wǎng)格仿真技術，能夠高效并精確的求解多體運動與結構變形的耦合問題，能夠對系統(tǒng)的運動性能、結構、振動、疲勞等進行分析。1、動力傳動系統(tǒng)的動力學分析動力傳動系統(tǒng)結構包括齒輪、軸承、轉軸、齒輪箱等。

RecurDyn不僅可以探究由若干個構件（柔性體和/或剛性體）相互連接、支承所組成的多體系統(tǒng)的運動學/動力學規(guī)律，還可以進行多學科集成仿真，實現(xiàn)機電液一體化。它采用相對坐標系運動方程理論和完全遞歸算法，具備令人震撼的求解速度與穩(wěn)定性，非常適合用于求解大規(guī)模及復雜接觸的多體系統(tǒng)動力學問題。RecurDyn擁有強大的接觸建模及求解功能，在解決工程中機構接觸碰撞問題方面有其獨到之處。

因此，還需要其它工具軟件以滿足齒輪分析的仿真需求。（2）傳統(tǒng)多體動力學軟件由于齒輪專用分析工具存在一定的不足，有些工程人員會使用傳統(tǒng)的多體動力學工具進行齒輪分析，能在整機環(huán)境下模擬齒輪傳動與其它部件之間的耦合或者分析控制系統(tǒng)對齒輪傳動的影響等。但是由于齒輪傳動的復雜性和專業(yè)性，傳統(tǒng)通用的多體動力學軟件對齒輪傳動仿真的準確度和精確度往往無法達到齒輪產(chǎn)品的實際要求。

1 齒輪嚙合分析簡介 1.1 齒輪嚙合原理 1.2 齒輪嚙合的類型 1.3 齒輪嚙合的應用 2 Recurdyn多體動力學剛柔耦合分析基礎流程 2.1 多體動力學分析流程 2.2 多體動力學分析中的柔性體技術 2.3 多體動力學剛柔耦合分析

總結：本文首先介紹了用Comsol進行多體動力學剛柔耦合分析的優(yōu)點，之后用一個凸輪擺臂模型搭建了純剛體的多體動力學模型，然后把活塞部分轉化成了柔性體進行仿真從而來介紹剛柔耦合分析方法，最后提供了一個相類似的模型，讀者可以根據(jù)提供的小模型，自己動手實踐，按照文章的操作步驟選取某些部件進行柔性化。