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【MBS技术专题】模型分享:齿轮系平衡研究

齿轮箱是用来传递动力的重要机械部件。

 

 

齿轮箱是用来传递动力的重要机械部件。它常常被用于汽车、航空航天、海事、建筑和农业工业等。轴承、旋转齿轮和传动轴可通过不同的组合方式,实现一组较为复杂的动态系统。较好的齿轮箱平衡度,使变速箱具有更长的耐久性和更少的噪音。

 

 

模型简介

 

本文通过仿真的手段,验证齿轮箱在轴平衡、不平衡、非直轴工况下振动性能,并绘制傅里叶变换(FFT)曲线,进而理解齿轮箱的振动性能;同时,输出不同工况下齿轮箱在传动轴上的应力结果。

 

齿轮系统通过 MotionView 建模,用 MotionSolve 求解。

 

(下载链接可以在文章末尾获取~)

 

三种工况建模

 

平衡轴建模

Step 1:CAD模型导入

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齿轮系模型

Step 2:增加铰链和衬套,作为齿轮系的连接

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MotionView中加入铰接关系

Step 3:增加运动副,在输入轴上增加驱动(rad/s)

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增加轴上的驱动

Step 4:增加柔性体,将第二轴用柔性体代替

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柔性体建模结果

Step 5:增加3D接触,保证各个齿轮的接触

Step 6: 保存模型Gearbox_1.mdl

 

非平衡轴建模

Step 1: 在第二个齿轮上加入一个连接点

Step 2: 将以上点放置在距离中心点30mm位置,使第二轴具有60%的不平衡度

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不平衡中心点

Step 3: 保存模型,

        Gearbox_2_unbalanced.mdl

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增加轴上的驱动

非直轴建模

Step 1: 沿着X轴将输入轴转3度,通过数据后台变化点的位置

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修改点的信息

Step 2: 将输入轴和换向轴放到YZ平面内

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非直轴的模型

Step 3 保存模型,

Gearbox_3_misaligned.mdl

 

 

输入条件及其结果分析

 

1

输入转速条件为1800 RPM,将不同的齿轮编号处理

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 输入轴转速输入

2

公式换算

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3

模态分析

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输入轴1800 RPM (30 Hz) 下各齿轮模态

 

平衡轴工况

应力结果

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应力结果

振动特性曲线

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振动特性曲线

平衡轴动画

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平衡轴动画

 

不平衡质量工况结果

 

应力结果

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应力结果

振动特性曲线

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振动特性曲线

 非平衡质量动画

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非平衡质量动画

 

非直轴工况

应力结果

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应力结果

 

非直轴动画

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非直轴动画

振动特性曲线

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振动特性曲线

三工况力及其FFT对比,如下方图1、图2所示

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图1 三工况FFT对比曲线

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图2 三工况FFT对比曲线

 

总结

 

本文对齿轮系进行多体动力学仿真分析,输出其应力、位移、力并对其振动特性进行分析。结果显示,不平衡质量点作用下的工况最为恶劣;其次是非直轴工况;所以在实际装配中和制造过程中尽量保证齿轮系的平衡度,减少振动对工件的损坏。

 

 

模型下载

 

您只需注册一次即可畅享所有模型,后续无需重复注册!我们会在此链接里持续更新模型文件,方便大家学习参考,建议您在电脑端打开链接进行下载

 

【MBS技术专题】模型分享:齿轮系平衡研究

https://uao.so/3euHodP4

 

本期模型编号及名称:

101_齿轮平衡研究案例_模型/

 

*因单个压缩包较大,Results文件单独拆出,您可以按需下载~

Altair 技术大会报名开启!

 

 

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作者: suifengmianlai

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