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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)。

1 齒軌車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型為研究齒軌車輛-軌道耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性，本文基于車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)及齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，建立了考慮齒輪齒條傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的齒軌車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型，如圖 1 所示。

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(dòng)力學(xué)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(huì)使用傳統(tǒng)的多體動(dòng)力學(xué)工具進(jìn)行齒輪分析，能在整機(jī)環(huán)境下模擬齒輪傳動(dòng)與其它部件之間的耦合或者分析控制系統(tǒng)對(duì)齒輪傳動(dòng)的影響等。但是由于齒輪傳動(dòng)的復(fù)雜性和專業(yè)性，傳統(tǒng)通用的多體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)齒輪傳動(dòng)仿真的準(zhǔn)確度和精確度往往無法達(dá)到齒輪產(chǎn)品的實(shí)際要求。

摘 要：針對(duì)目前3D打印機(jī)打印回轉(zhuǎn)體類型零件速度慢、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)可通過增加打印噴頭數(shù)量來提高打印速度。通過對(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matlab的齒輪-軸-軸承系統(tǒng)的含間隙非線性動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)牛頓第二定律，建立齒輪系統(tǒng)嚙合的非線性動(dòng)力學(xué)方程，同時(shí)也主要應(yīng)用修正Capone模型的滑動(dòng)軸承無量綱化雷諾方程，利用這些方程推到公式建模；用MATLAB求解畫出位移-速度圖像，從而得到系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速下的混沌特性，分析齒輪-滑動(dòng)軸承系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。

三個(gè)不同的齒頂中徑比（adr= 0.6、0.75、0.9）下，齒輪嚙合剛度隨副齒輪旋轉(zhuǎn)的變化。齒頂值越高，剛度相對(duì)較高，但是波動(dòng)也更大。這可能會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)中的振動(dòng)水平更高。在多體動(dòng)力學(xué)分析中考慮齒輪嚙合剛度 使用靜態(tài)接觸分析評(píng)估齒輪嚙合剛度后，下一步是將剛度納入到齒輪模型中，以便我們可以對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行 NVH 分析。

（a）裝配體模型 （b）齒輪副模型圖1 減速器分析模型 表1 分析模型參數(shù) 2.2 齒輪副動(dòng)力學(xué)模型 以減速器傳動(dòng)關(guān)系為依據(jù)，建立齒輪副的動(dòng)力學(xué)模型，如圖2所示。

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。

對(duì)于傳動(dòng)系NVH問題的分析研究不僅需要考慮其在正常行駛中的表現(xiàn)，更要考慮在特殊工況下引起的NVH問題。近幾年，趙忠偉等[3]通過多體動(dòng)力學(xué)模型的建立，分析了變速箱產(chǎn)生敲擊的原因，并提出相關(guān)解決方案；嚴(yán)生輝[4]通過控制變量法，得出了扭矩斜率、非負(fù)扭矩對(duì)沖擊噪聲的影響。傳動(dòng)系統(tǒng)沖擊噪聲會(huì)在整車各工況下均會(huì)產(chǎn)生，影響因素較多。

齒輪強(qiáng)度分析 齒輪嚙合面分析 傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲分析 齒輪傳動(dòng)不匹配分析 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)振動(dòng)分析 電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲分析 Maxwell 電機(jī)噪聲分析2、鏈?zhǔn)郊奥膸?em>系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析鏈?zhǔn)郊奥膸?em>系統(tǒng)包括如鏈條、軌道交通和皮帶系統(tǒng)等，動(dòng)力學(xué)分析需要考慮單個(gè)鏈條段，需要考慮鏈輪齒、滾輪、滾筒和連接結(jié)構(gòu)以及連接套筒等等結(jié)構(gòu)之間的接觸問題。

動(dòng)力學(xué)仿真 3.1 模型修改 對(duì)于行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真之間的區(qū)別在于齒輪間相互關(guān)系的建立，在運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真中齒輪間靠齒輪副連接，相互之間的運(yùn)動(dòng)與理論值高度吻合。動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)齒輪間采用接觸的方式相互連接，在動(dòng)力學(xué)仿真中會(huì)因?yàn)?em>齒輪間接觸剛度和間隙，而使仿真結(jié)果和理論計(jì)算值產(chǎn)生一定的出入，但是更加真實(shí)。

依據(jù)分析結(jié)果，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行系統(tǒng)工程決策并執(zhí)行，之后還對(duì)系統(tǒng)建立了創(chuàng)新性的動(dòng)力學(xué)模型，分析偏置行星架運(yùn)動(dòng)對(duì)模態(tài)振型、共振帶的影響。未來，在此領(lǐng)域還會(huì)進(jìn)行更多工作，進(jìn)一步優(yōu)化軸承選型和軸承性能等。 圖 6: 軸承載荷和受力分析 潤(rùn)滑 在整個(gè)設(shè)計(jì)中，我們認(rèn)為 Orbitless 傳動(dòng)會(huì)比行星傳動(dòng)更具優(yōu)勢(shì)但未能充分證明的是潤(rùn)滑方面。

今天介紹一下如何利用workbench實(shí)現(xiàn)錐齒輪嚙合的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。有限元分析流程分為3大步、3小步，如下圖所示。今天將以這種方式介紹workbench錐齒輪嚙合分析的流程。

2.2 彈性軸段單元動(dòng)力學(xué)建模 技術(shù)人員在面對(duì)減速器傳動(dòng)軸、簡(jiǎn)化型電機(jī)轉(zhuǎn)子、規(guī)則化齒輪輪輻等類型部件時(shí)，可使用鐵木辛柯梁?jiǎn)卧瓿?em>動(dòng)力學(xué)建模。之所以選擇該建模方式，主要是因?yàn)榻柚祟愋湍Ｐ涂梢詭椭夹g(shù)人員實(shí)時(shí)掌控構(gòu)件情況，了解其運(yùn)行狀態(tài)，提高減速器運(yùn)行穩(wěn)定性。

一體化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模方法：現(xiàn)階段與此方面有關(guān)的研究?jī)?nèi)容較少，在之前，有關(guān)人員的關(guān)注內(nèi)容主要包括兩方面內(nèi)容，分別是齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲與驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)噪聲。結(jié)合電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) NVH 特性研究成果可知，驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)噪聲來源多為徑向電磁力，研究人員經(jīng)常忽略電磁切向力所造成的影響。