[發明專利]基于ADAMS的行星輪系非線性動力學建模方法

有效

• 申請號: 201710558889.9
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107341313B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 陳換過;吳建偉;陳文華;李劍敏;陳培;陳特;俞杭
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 焦亞如

本發明公開了一種基于ADAMS的行星輪系非線性動力學建模方法，該建模方法在模型中計入了時變嚙合剛度、時變嚙合阻尼以及相關參數激勵，所建模型通用性強，可以做任何工況下的行星輪系的動力學仿真；齒輪嚙合力的計算結果更為準確，有效地避免了由于建立模型的幾何形狀的精確性影響到計算結果的準確性，計算速度快，精度高。此外，本發明所提供的所建的齒輪嚙合力方程適用于不同結構的行星輪系，如固定齒圈的行星輪系、差動行星輪系。

技術領域

本發明涉及一種動力學建模方法，尤其是涉及一種基于ADAMS的行星輪系非線性動力學建模方法。

背景技術

復雜機械系統的運動學和動力學分析過程中存在許多困難：在構造動力學方程時面臨繁重的代數和微分計算，而且由于方程的非線性致使無法求得封閉的解析解。在這一背景下，利用計算機解決復雜系統的分析和綜合問題成為近二十年來一般力學領域的一個主要且進展迅速的研究方向。目前，多體動力學仿真軟件(ADAMS)是世界上最具有權威性，使用范圍最廣的機械系統動力學軟件。用戶使用ADAMS軟件，可以生成任意復雜系統的多體動力學數學化虛擬樣機模型，能為用戶提供從產品概念設計、方案論證、詳細設計、到產品方案修改、優化、試驗規劃甚至故障診斷各階段、全方位的仿真計算分析結果。

針對在機械系統中應用廣泛的齒輪傳動，ADAMS/View提供了impact函數進行計算接觸力來表示齒輪之間的嚙合作用力。這種方法在求解計算的時候需要占用較長時間，求解效率低。而且仿真結果的精確性在很大程度上依賴于幾何模型的精確性。同時，實際的齒輪傳動系統是一個復雜的動力學系統，在嚙合過程中存在大量動態激勵因素，如時變嚙合剛度、時變嚙合阻尼、不同齒對嚙合相位等。因此，有必要對輪齒之間的嚙合作用力提出改進。

發明內容

本發明提供了一種基于ADAMS行星輪系非線性動力學建模方法，考慮齒輪時變嚙合剛度、時變嚙合阻尼及齒對相位差，旨在解決在ADAMS軟件中難以準確表達輪齒之間的嚙合作用力問題。

為了實現本發明的目的，在此所提供的基于ADAMS行星輪系非線性動力學建模方法，具體步驟如下：

步驟一：設定行星輪系的建模條件；

步驟二：建模并將建好的模型導入ADAMS中，對模型進行簡化，設定環境參數并添加約束、接觸力和驅動函數；

步驟三：在太陽輪、行星輪、內齒圈、行星架的質心建立Marker點Angle_ref，并使各Marker點Z軸的方向與全局坐標系下的Z軸相同，先求各齒輪相對行星架Marker點的Angle_ref的Z軸角位移，再乘以基圓半徑獲得各齒輪在嚙合線上的相對位移方程和相對線速度方程；

步驟四：通過改進勢能法獲取齒輪時變嚙合剛度方程；

步驟五：獲取齒輪時變嚙合阻尼方程；

步驟六：在ADAMS中修改模型中齒輪接觸力，使其值恒為0，根據相對位移方程、相對線速度方程、齒輪時變嚙合剛度方程和齒輪時變嚙合阻尼方程定義嚙合力方程，完成行星輪系非線性動力學建模。

本發明所提供的建模方法在模型中計入了時變嚙合剛度、時變嚙合阻尼以及相對位移和速度等參數激勵，所建模型通用性強，可以做任何工況下的行星輪系的動力學仿真；齒輪嚙合力的計算結果更為準確，有效地避免了由于建立模型的幾何形狀的精確性影響到計算結果的準確性，計算速度快，精度高。

具體的，步驟六中所述的嚙合力方程為：