NGW型行星减速器虚拟样机及动力学仿真分析

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基于虚拟样机技术的减速器动力学仿真研究

基于虚拟样机技术的减速器动力学仿真研究一、本文概述随着科技的不断进步和工业领域的快速发展，减速器作为机械设备中的重要组成部分，其性能优化和动力学特性研究显得尤为重要。

近年来，虚拟样机技术以其高效、精准和灵活的特性，在产品设计、分析和优化中得到了广泛应用。

本文旨在探讨基于虚拟样机技术的减速器动力学仿真研究，以期为减速器的设计优化和性能提升提供理论支持和实践指导。

本文首先简要介绍了虚拟样机技术的基本原理及其在减速器研究中的应用背景，阐述了开展基于虚拟样机技术的减速器动力学仿真研究的必要性和意义。

接着，详细介绍了虚拟样机技术在减速器建模、动力学仿真分析以及性能评估等方面的具体应用方法和步骤。

在此基础上，本文还探讨了虚拟样机技术在减速器优化设计中的应用潜力，以及未来可能的发展方向和挑战。

通过本文的研究，旨在加深对基于虚拟样机技术的减速器动力学仿真研究的理解，为相关领域的研究者和工程师提供有益的参考和启示。

也希望本文的研究能为减速器的设计优化和性能提升提供新的思路和方法，推动工业领域的技术进步和发展。

二、虚拟样机技术概述虚拟样机技术（Virtual Prototyping Technology，VPT）是一种基于计算机仿真技术的先进设计方法，它能够在产品设计阶段就全面模拟产品的实际性能和运行状态，从而在产品投入实际生产前就能预测其性能，优化设计方案，降低研发成本，缩短研发周期。

虚拟样机技术集成了计算机图形学、仿真技术、优化设计、并行工程等多学科的理论与技术，是现代设计制造领域的重要发展方向。

在减速器动力学仿真研究中，虚拟样机技术发挥着至关重要的作用。

通过建立减速器的三维数字模型，并赋予其材料属性、运动约束和加载条件，可以模拟减速器在各种工况下的运行状态，如启动、加速、减速、停止等，以及在不同载荷、不同转速下的动力学行为。

通过动力学仿真，可以深入了解减速器的内部运动规律，预测其在实际运行中的动态性能，如振动、噪声、温升等，从而为减速器的优化设计提供重要依据。

行星齿轮的三维建模与运动仿真

北京工业大学耿丹学院毕业设计(论文)基于Solidwork的行星齿轮的三维建模与运动仿真所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日摘要行星齿轮减速器是一种至少有一个齿轮的几何轴线绕着固定位置转动圆周运动的传动，变速器通常和若干行星轮和传递载荷的作用，为了使功率分流。

渐开线行星齿轮传动具有以下优点：传动比大，结构紧凑，体积小、质量小，效率高，噪音低，运转平稳，因此被广泛应用于冶金，工程机械，起重，运输，航空，机床，电气机械及国防工业等部门，作为减速、变速或增速的齿轮传动装置NGW型行星齿轮传动机构的传动原理：当高速轴由电机驱动，带动太阳轮，然后带动行星轮转动，内齿圈固定，然后带动行星架输出运动的，在行星架上的行星轮既自转和公转，具有相同的结构。

二级，三级或多级传输。

NGW型行星齿轮传动机构主要由太阳齿轮，行星齿轮，内齿圈，行星架，命名为基本成分后，也被称为zk-h型行星齿轮传动机构。

本设计是基于行星齿轮结构设计的特点，和SolidWorks三维建模和运动仿真。

行星齿轮和各种类型的特性的比较，确定方案；其次根据输入功率，相应的输出转速，传动比的传动设计、总体结构设计；三维建模并最终完成了SolidWorks，和模型的装配，并完成了传动部分的运动仿真和运动分析。

关键词：行星齿轮减速器、运动仿真、装配、三维建模AbstractPlanetary gear reducer is driving a at least one gear geometric axis rotated around a circular motion of fixed position, the transmission is usually and planetary gear and transfer load, in order to make the power split. Involute planetary gear transmission has the following advantages: large transmission ratio, compact structure, small volume, small mass, high efficiency, low noise, smooth operation, so it is widely used in metallurgy, engineering machinery, lifting, transportation, aviation, machine tools, electrical machinery and defense industry and other departments, as gear reducer, gear or the growthThe transmission principle of NGW type planetary gear transmission mechanism: when the high-speed shaft driven by a motor, to drive the sun gear, and the planet wheel is driven to rotate, the inner gear ring is fixed, and then drives the planetary frame outputting motion, on the planet carrier planet wheel both rotation and revolution, has the same structure. The two level, three level or multilevel transmission. The NGW type planetary gear transmission mechanism mainly consists of a sun gear, planet gear, inner gear ring, a planetary frame, named after the basic components, also known as the ZK-H type planetary gear transmission mechanism.This design is the design of planetary gear structure based on SolidWorks, and 3D modeling and motion simulation. Comparison of characteristics of planetary gears, and various types of determination scheme; secondly according to the input power, the output speed of the overall design, transmission design, ratio; 3D modeling and finished SolidWorks, assembly and model, and the motion simulation and motion analysis of the transmission part.Keywords: planetary gear reducer, assembly, motion simulation, 3D modeling目录摘要 (1)Abstract (3)第1章绪论 (6)1.1 国内外的研究状况及其发展方向 (6)1.2 SOLIDWORKS行星齿轮的选题分析及设计内容 (7)1.3 主要的工作内容 (7)第2章 NGW型行星轮减速器方案确定 (9)2.1 机构简图的确定 (9)2.2 周转轮系部分的选择 (9)2.3 NGW型行星轮减速器方案确定 (9)2.4 行星轮系中各轮齿数的确定 (12)第3章 NGW型行星减速器结构设计 (14)3.1 基本参数要求与选择 (14)3.1.1 基本参数要求 (14)3.1.2 电动机的选择 (14)3.2 方案设计 (14)3.2.1 机构简图 (14)3.2.2 齿形及精度 (15)3.2.3 齿轮材料及性能 (15)3.3 齿轮的计算与校核 (16)3.3.1 配齿数 (16)3.3.2 初步计算齿轮主要参数 (16)3.3.3 按弯强度曲初算模数m (19)3.3.4 齿轮疲劳强度校核 (20)3.4 轴上部件的设计计算与校核 (26)3.4.1 轴的计算 (26)3.4.2 行星架设计 (31)3.5 键的选择与校核 (35)3.5.1 键的选择 (35)3.5.2 键的校核 (36)3.6 联轴器的选择 (37)3.7 箱体尺寸及附件的设计 (38)第4章 SOLIDWORKS的建模与运动仿真 (43)4.1 建模软件的介绍 (43)4.2 行星齿轮机构的建模 (43)4.2.1 对行星齿轮的建模 (43)4.2.2 行星齿轮其他部件的建模 (45)4.3 行星齿轮机构的虚拟装配 (47)4.4 装配体的实现 (58)4.5 减速机的运动仿真 (60)4.5.1 仿真一般步骤 (60)4.5.2 机构运动分析的任务和方法 (61)4.5.3 运动的生成 (62)4.5.4 运动分析 (62)总结 (64)参考文献 (65)致谢 (66)第1章绪论1.1 国内外的研究状况及其发展方向国内对行星齿轮传动比较深入的研究最早开始于20 世纪60 年代后期，20 世纪70 年代制定了NGW 型渐开线行星齿轮减速器标准系列JB1799-1976。

NGW行星齿轮减速器建模与运动仿真

目录行星齿轮减速器的PRO/E的建模与仿真 (1)摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (2)1.1选题的依据、发展情况及其意义 (2)1.2 PRO/E行星齿轮的选题分析及设计内容 (4)1.3 主要的工作内容 (4)第二章NGW型行星轮减速器方案确定 (5)1.1 混合轮系的确定 (5)1.2周转轮系部分的选择 (5)1.3 NGW型行星轮减速器方案确定 (5)第三章NGW型行星减速器结构设计 (8)3.1基本参数要求与选择 (8)3.2方案设计 (8)3.3齿轮的计算与校核 (9)表3-3 行星轮系的几何尺寸 (21)3.4 轴上部件的设计计算与校核 (22)第四章PRO/E的建模与运动仿真 (31)4.1 PRO/E简介 (31)4.2行星轮减速器的PRO/E建模 (33)4.3行星轮减速器的装配 (35)4.4. 减速器的传动运动仿真与分析 (39)第五章结论 (47)参考文献 (48)行星齿轮减速器的PRO/E的建模与仿真摘要行星齿轮减速器作为重要的传动装置，在机械、建筑领域应用非常广泛。

它具有体积小、重量轻、结构紧凑、传动比大、效率高、运动平稳等特点。

本设计基于这些特点对行星齿轮进行结构设计，并对其进行PRO/E三维建模与运动仿真。

首先通过比较各种类型的行星齿轮的特点，确定其方案；其次根据相应的输入功率、输出速度、传动比进行传动设计与整体的结构设计；最后完成其PRO/E的三维建模，并对模型进行整体装配，并完成传动部分的运动仿真，并对其运动进行分析。

关键词：行星齿轮减速器、运动仿真、装配、三维建模T he Dynamic Simulation of Planetary Gear ReducerBased on Pro/EAbstractPlanetary gear reducer as an important transmission device is used extensively in machinery, construction area，which has the characteristics of small volume, light weight, compact structure, high efficiency, high speed ratio and smooth movement. The design is based on these features of planetary gear for structure design, and carries on the PRO/E 3d modeling and Dynamic Simulation. First, adopt the scheme through comparing various types of planetary gears’ characteristics, Secondly, according to the corresp onding input power、output speed and speed give the design of transmission and whole structure. Finally complete its the 3d modeling based on PRO/E, the whole assembly model and transmission part of Dynamic Simulation, and analyze its movement.Keywords: Planetary Gear Reducer、Dynamic Simulation、3D-modeling 、Assemble绪论1.1选题的依据、发展情况及其意义在机械制造业，现在有很多企业把产品的设计、分析、制造、产品的数据管理和信息技术集于一体.这种先进的管理方式属于企业信息化的范畴。

探究NGW型行星减速器参数化设计

探究NGW型行星减速器参数化设计作者：程宁峰来源：《中国机械》2013年第18期摘要：本文以VC集成开发环境为基础，通过Pro/E二次开发工具包，进行了NGW型行星减速器的参数化设计，从而一方面提高了系统设计检查的合理性，另一方面实现了行星减速器设备的自动化装配与更新，保证了设计周期的大大缩减，以及设计流程的逐步简化，为NGW型行星减速器参数化设计提供了可靠的参考依据。

关键词：NGW型；行星减速器；参数化设计NGW型行星减速器参数化设计的基本原理在于，通过程序控制与三维模型的结合，以已有的Pro/E 零件模型为基础，按照系统的实际运行需要，对完全控制模型的大小和形状进行参数化设计。

NGW型行星减速器参数化设计有助于这一模型的参数化编程，进而实现参数设计的修改和检索功能，并依据全新的参数值建立新的模型[1]。

1. NGW型行星减速器参数化设计的主要内容第一，主程序的编写。

将零件模型中已经预先设计好的相关参数与减速器设计方案中的输入参数相互联系起来，实施数据通信，从而达到自动更新装配模型和减速器零件的目标，若现有的设计不符合设计规定，可以实施重新设计[2]。

第二，建设SQL 数据库、装配体库及减速器零件库，为设计时调用做好相关数据准备。

第三，编写Pro/E和VC的接口程序，并将减速器设计菜单项增加到Pro/E 主菜单栏中，从而实现参数化设计程序界面的启动功能。

2. NGW型行星减速器参数化设计的流程和结构2.1. 设计流程在开始运行程序前，程序设计人员应输入使用寿命、行星轮数目、减速器输出转速、额定转速和电动机额定功率等参数。

按照系统设计输入相关数据，按照综合优化设计的基本原则，设计齿轮传动情况，同时，设计太阳轮轴、行星轮轴、行星架等减速器零件。

根据模块参数化设计的计算结果，对现有三维零件模型进行系统更新，如果无需修改零件参数值，则可将零件模型直接保存，同时建立设计文档。

模型更新完成后，系统可校核相应的刚度和强度，如果未达到设计条件，需要重新进行设计，并保证其满足系统运行需要[3]。

行星齿轮减速器虚拟设计与三维建模本科毕业论文设计

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)本科毕业设计（论文）采煤机履带行走行星减速器的虚拟设计与运动仿真Shearer crawler planetary reducer Virtual Design andMotion Simulation学院机械工程学院专业机械制造设计及自动化学生姓名班级学号完整的毕业设计过程ProE 三维建模，包括零件，装配图已经运动仿真。

（图中只截取部分）这里贴上行星减速器CAD图该毕业设计成果经过严格而完整的毕业答辩过程，并取得优秀。

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

NGWN型行星减速器的优化设计

３．１．２建立配齿目标函数行星轮系配齿优化设计应在满足同心条件、
邻接条件、装配条件下，求出各轮齿数和传动比误差，使传动比误差满足传动精度要求，则目标函数可表示为：
第一步根据行星轮系传动比的取值范围，在
满足同心条件、邻接条件、装配条件下，进行配齿
优化设计，求出各轮齿数和传动比误差，使传动比
４．２．２齿宽约束
４．２．３轮齿弯曲强度约束
对ＮＧＷＮ行星减速器，当齿面硬度ＨＢ＞３５０
时，只计算齿轮的齿弯曲强度。根据对直齿圆柱齿
轮的齿弯曲强度要求
得［１］：
然后计算齿宽系数 Φｄ＝ｂｍｉｎ／ｄ，（ｄ为齿轮的分度圆直径）。齿宽系数在许用范围内就行，否则应加大模数。根据式（５）计算出行星轮最小齿宽ｂ１、ｂ２，然后计算出齿宽系数 Φｄ，齿宽系数在０．３－０．６的范围内即满足要求。整个计算过程可用Ｃ＋＋语言编成了计算程序，在计算机上可顺利运行。经强度优化计算后，模数必须为标准值，齿宽也应圆整为整数，故需将最优解圆整到符合工程要求的值。最后得到符合工程要求的值。
误差满足传动精度要求作为目标函数。
第二步调用第一步可行的齿数组合方案，对
行星齿轮减速器各齿轮进行强度优化设计，使行
星齿轮减速器体积最小作为目标函数。
图１ＮＧＷＮ型行星齿轮减速器传动简图
３．２确定配齿计算约束条件３．２．１同心条件
根据行星齿轮传动中，各对相互啮合齿轮的中心距应相等的同心条件，即由行星减速器三个啮合齿轮副ａ－ｇ、ｇ－ｂ、ｆ－ｅ的中心距：关系可换为：
－４９－
《机电技术》２００７年第３期

基于虚拟样机技术的行星摆线针轮减速器动力学仿真分析

星摆线传动机构的设计提供了参考。
关键词：拟样机技术虚行星摆线针轮减速器动力学仿真文献标识码：Ｂ文章编号：００— ９８２０）０—０３１０４９（０８１０４—０２中图分类号：Ｈ３．１Ｔ１２４４
台，虚拟样机技术人手，通过构建样机模型，该传从对
动机构进行运动仿真分析。
１几何建模
采用ＵＧⅡ 现行星摆线针轮减速器的三维几何实
建模，图１示。如所
工、重运输及工程机械领域中的驱动和减速装置。起行
农业大学学报，０２２（）７７．２０，５２：４— ７
△
参考文献
１ＧａｒｄＨ￣ｓｎｎｗｎｒｒａａａｄＰａｅｓ￣ｍｉｅＢｌｎｄＦｒＷｉｄｏ，ｅｔｄ．ａｏｎｗｓＵｓｒ
ＭａｕｌＺ，０６ｎａ［】２０．
２１系统中约束的施加．
２窦修荣．水平轴风力机气动性能及结构动力学特性研究【．Ｄ】
山东工业大学，９５１９．
３李德源，叶枝全，陈严，．力机叶片载荷谱及疲劳寿命分等风
析［】工程力学，０４（１．Ｊ．２０，１）
行计算和仿真，中包含风机所承受的静态和动态载其荷，合模拟的外部条件可以对风机的设计进行优化，结

NGW型行星减速器的虚拟样机构造

３４３４２５５４．２０。
将文件直接导入即可．３．３添加约束表２运动副定义步骤及内容
步骤ｌ２定义对象太阳轮和地面太阳轮和行星架运动副旋转副１旋转副２
量，强企业应变市场变化的能力。本文采用ＵＶ．ＡＤＭＳ增ＧＮＸ２０和Ａ软件建立了ＮＷ行星减速器的虚拟样机。Ｇ
２．成组
如图１所示，星减速器主要由太阳轮（）行星轮（）行星架行ｔ、ｘ、
采用ＵＧＮ．立ＮＷ型行星减速器几何模型，包括组成减速器Ｘ２０建Ｇ
的所有零部件。对于标准件如轴承、挡圈、键等，以根据设计参数从可
在ＵＸ２０基础上二次开发的＜国国标标准件库＞ＧＮ．中中选取。齿轮类零件包括太阳轮、星轮、齿圈、轮轴等，是使用与ＵＸ．行内齿可ＧＮ２０匹配的齿轮模块直接输入参数构造。对于结构复杂的零件如行星架、箱体，接利用ＵＧＮ．大的实体模型造型能力构造。将减速器直Ｘ２０强
图２减速器几何模型３２模型导入．
（）内齿圈（）箱体组成。太阳轮为双连齿轮，过浮动齿套与齿轮ｉ、ｑ及通轴相连作为输入轴，出轴通过螺栓与行星架相连，输内齿圈通过键与箱体固定在一起，成ＮＷ型行星减速器传动机构，数见表１组Ｇ参。

NGWN行星齿轮传动系统设计与分析

齿轮固定，当太阳轮旋转时，行星轮也会绕自身
的轴线自转，同时，带动行星架绕太阳轮轴线回
转，形成速度及动力的传递。传动原理见图１。
图１中，ａ为太阳轮，为主动轴，Ｈ为行星
架，为从动
轴，中间通过
摘要：介绍了ＮＧＷＮ行星齿轮传动系统的优点与传动原理，以工程实例详述了ＮＧＷＮ行星齿轮传动系统的设计计算过程；最
后，针对双联齿轮的结构特点，提出了双联齿轮结构设计改进方案。关键词：行星齿轮传动；设计计算；双联齿轮
ｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｄ０ｎｇｇｕａｎ５２３８０８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＮＧＷＮ—ｐｌａｎｅｔａｒｙ—ｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘａｍｐｌｅ，ｉｔｄｉｓｃｕｓｓｅｓｉｎｄｅｔａｉｌｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓａｂｏｕｔｔｈｅＮＧＷＮ－ｐｌａｎｅｔａｒｙ－ｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｄｕａｌｇｅａｒ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｄｅｓｉｇｎｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄａｔｌａｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ｄｅｓｉｇｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｄｕａｌｇｅａｒ

NGW型行星齿轮减速器传动系统动态特性分析

NGW型行星齿轮减速器传动系统动态特性分析NGW型行星齿轮减速器传动系统动态特性分析摘要：本文针对NGW型行星齿轮减速器传动系统的动态特性进行了研究分析。

通过建立了传动系统的动力学模型，并采用MATLAB软件进行仿真计算，得出了传动系统的关键动态参数，并分析了这些参数对传动系统的影响。

研究结果表明，传动系统的动态特性与参数之间存在一定的相关性，根据这些结果，可以优化传动系统的设计与选型。

1. 引言NGW型行星齿轮减速器是常用的工业传动装置之一，具有结构简单、传动效率高和负载能力强等优点，广泛应用于各个行业。

但传动系统在实际应用中，由于受到外界环境和操作条件的影响，其动态特性会发生一定的变化，因此了解和研究传动系统的动态特性对于提高其工作性能具有重要意义。

2. 传动系统的动力学模型传动系统的动力学模型是分析传动系统动态特性的基础。

NGW型行星齿轮减速器传动系统一般由太阳轮、内齿轮、外齿轮和行星齿轮组成，通过这些齿轮之间的咬合进行能量传递。

为了研究传动系统的动态特性，建立了传动系统的动力学模型。

在建立模型时，考虑了齿轮的几何特征、质量、刚度和轴承支撑等因素，并假定了传动系统为刚体结构。

通过对传动系统的运动学和动力学方程的建立，可以得到传动系统的关键动态参数。

3. 仿真计算与分析结果为了研究NGW型行星齿轮减速器传动系统的动态特性，利用MATLAB软件对传动系统进行了仿真计算。

在计算中，分别考虑了不同负载和输入速度下的传动系统的动态响应。

通过仿真计算，得出了传动系统的转速响应曲线、振动幅值、动力学尺寸和动力学特征等关键动态参数。

这些参数反映了传动系统在工作过程中负载变化和输入速度变化对其动态特性的影响。

4. 结果分析与优化设计通过对仿真计算结果的分析，可以得出如下结论：(1) 传动系统的转速响应曲线与输入速度和负载变化有关。

输入速度增加时，传动系统的转速响应曲线会变得更平缓；负载增加时，传动系统的转速响应曲线会变得更陡峭。

行星齿轮传动变速箱动态特性仿真与试验研究

车辆工程技术74 车辆技术0　引言行星齿轮变速器采用行星齿轮组来实现挡位的变化而进行变速，并且行星齿轮可以绕轴线旋转。

每个行星齿轮组通过不同的输入、输出和锁紧来改变其传动比。

每个行星齿轮组都有3种变化：第一种是由太阳轮输入动力，行星齿轮架输出锁紧齿圈；第二种是由行星齿轮架输入动力，齿圈输出锁紧太阳齿轮；第三种是由太阳轮输入动力，齿圈输出锁紧行星齿轮架，即产生倒挡。

行星变速箱具有传动比切换方便的优点，但由于采用复杂的行星齿轮组来改变传动比，结构复杂以及高承载负荷导致其故障率较高。

1　行星变速箱动力学建模行星齿轮式变速箱采用液压控制的多片湿式摩擦离合器和制动器换挡，无需切断动力即可换挡，操作力小，变速箱的转速和转矩由齿轮啮合提供，采用行星齿轮组来实现传动比的改变。

行星齿轮组主要由太阳轮、行星齿轮、行星齿架、闭锁离合器、制动器和外齿圈组成。

由于行星齿轮组具有多个部件，只要其中一个部件的旋转受到限制并且动力的输入和输出改变，传动比就改变，每个齿轮承受独立的转矩载荷；解析作用在行星齿轮箱中的每个元件上的力矩得到运动方程。

2　动力学仿真2.1　变速箱模型在ADAMS软件中建立行星变速箱的机械结构，包括行星排、传动轴和行星传动齿轮等部分。

在Matlab中建立行星变速箱的控制模型，对变速箱进行联合仿真，分析行星变速箱各行星排的转速、转矩变化规律和传递效率。

2.2　前进1挡仿真结果 1挡运行时变速箱第三排行星齿轮转速和转矩的动力学仿真结果如下所：起步阶段，行星排传动机构的转速逐渐增加，经过0.18s后转速变化逐渐平稳，稳定后行星轮的转速最高约为1500r/min，太阳轮的转速最低约为400r/min；变速箱各部分的转矩在启动阶段有一个急速的上升，待各部分的转速稳定后，转矩也随之趋于稳定；之后转矩在200N·m以下小范围内波动，行星架转矩振荡最大，太阳轮的转矩振荡最小。

该过程体现了将涡轮输入齿轮箱的转矩调节的过程。

基于虚拟样机的减速器动力学分析

第23卷第2期湖北工业大学学报2008年4月Vol.23No.2 Journal of Hubei University of Technology Apr.2008[收稿日期]2007-12-01[基金项目]湖北省重点实验室开放基金重点项目(2007A 01)[作者简介]沈琛林(1985-),男,甘肃景泰人,武汉理工大学硕士研究生,研究方向:机械制造及其自动化.[文章编号]1003-4684(2008)02 0038 03基于虚拟样机的减速器动力学分析沈琛林1,陈定方1,陆忠华1,董浩明2(1武汉理工大学智能制造与控制研究所,湖北武汉430063;2武汉市特种设备监督检验所,湖北武汉430063)[摘要]通过三维CA D 软件So lidWo rks 创建了减速器的参数化实体模型;利用Par aso lid 文件接口在A D A M S 中实现了减速器虚拟样机的构建.基于虚拟样机的建模和仿真为机械设计提供了依据,提高了设计效率.[关键词]虚拟样机;柔体;动力学仿真;振动分析[中图分类号]T H 128[文献标识码]:A减速器指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置,用来降低转速并相应地增大转矩。

齿轮在承受载荷和传递动力的过程中常会遇到断裂、变形、振动、噪声等情况,影响其传动精度,降低生产效率。

20世纪80年代迅速发展起来的虚拟样机(Virtual Pro to ty ping Technolog y)技术,又称为机械系统仿真技术,给机械工程带来新的飞跃。

利用SolidWorks 建立减速器的参数化模型,通过结合Ansys 和ADAMS 与So lidWorks 的数据接口实现减速器的虚拟样机在Ansys 和ADAM S 进行分析,为减速器的优化设计和工程应用提供依据.1 减速器参数化模型的建立利用SolidWo rks 参数化建模可快速地建立减速器各个零部件的几何形体,然后在SolidWo rks 软件平台上设计完成直齿轮传动减速器3D 零部件的虚拟装配.该对啮合齿的各项参数为:Z 1=39,Z 2=26,m =4m m, =20 .在SolidWor ks 中将减速器模型另存为Para solid 格式,然后在ADAM S2005中将其导入即可.为便于模型在ADAM S 中进行各种操作,为导入后的各个零部件改名.导入后的模型如图1所示.考虑齿轮系统的动力学行为,可对模型进行一定的简化.在分析过程中选取一对啮合齿轮及相应的齿轮轴进行分析.图1 AD AM S2005中减速器模型2 ADAMS 2005下虚拟样机的建立2.1 配置材料属性进行动力学分析前首先要对模型添加材料属性,使模型具有一定的质量与转动惯量.如果将构件的质量设置为零,零质量的可移动构件将会导致分析失败,因为根据牛顿定律:a =F/m ,零质量将会导致无穷大的加速度[1].本文中的模型材料类型为ADAM S 标准库中的steel,其密度为7801.0kg/m 3,杨氏模量为2.07E+011n/m 2,泊松比为0.29.2.2 添加约束机构的相对运动是通过添加各种约束实现的,从而将不同的构件连接起来组成一个机械系统.考虑简化后的模型,为两个齿轮轴分别添加旋转副(REVOLU TE),并将它们与大地(g round)固接.轴与齿轮间可用固定副(FIXED)固定在一起以便于分析.齿轮副(GEAR)由两个齿轮,一个连接支架和两个铰链组成.在两个齿轮(连接件)的触点处设置一个坐标标记,称为速度标记(marker ).两个连接件都以速度标记坐标系为自己的定位坐标系.速度标记到两个连接点的距离决定了齿轮的传动比,速度标记的Z 轴定义了齿轮啮合点的速度和啮合力的方向[2].对于本系统,齿轮副的啮合点和旋转副必须有相同的参考连杆(机架),并且啮合点Z 轴的方向与齿轮的传动方向相同.所以在本例中,啮合点(M ARKER)必须定义在机架(gro und)上.AD AM S2005下虚拟样机的拓扑结构如图2.图2 简化后虚拟样机的拓扑结构如图此时可对模型进行一个简单的测试,以验证虚拟样机建立得是否正确.为整个系统添加重力场,并为输入轴添加驱动转速(M otion),选取合适的仿真时间和步长后仿真.如果正确则会看到齿轮之间进行正确的传动,如提示错误则需进一步修正.3 减速器的动力学仿真3.1 传动仿真传动比作为齿轮啮合最主要的特性,对减速器的影响是不言而喻的,当减速器结构非常复杂时,对传动仿真就显得很有必要.一对直齿轮啮合时其传动比为i 12= 1/ 2=Z 1/Z 1.其中 1为输入轴(小轴)的角速度, 2为输出轴(大轴)的角速度,Z 1是主动轮(小齿轮)的齿数,Z 2是从动轮(大齿轮)的齿数.因为该系统是一对外啮合的齿轮传动,因此传动比之间有一个负号,即:i 12=-Z 2/Z 1=-39/26=-1.5.图3表示AD AM S2005下后处理中获得的角速度与时间的关系.图3 齿轮的传动角速度图3的实线表示输入轴的角速度(15deg/s),虚线则表示输出轴的角速度(-10deg /s).因为以输入轴的角速度为正,所以输出轴的角速度就为负值.从图表数据可以容易的得到其传动比为- 1.5,符合理论结果.3.2 轴的应力应变本文还针对在转动过程中轴的变形进行了分析,因为轴的变形会直接影响到齿轮对的传动精度,通过分析可以了解轴的变形情况乃至其应力状况.ADAM S 的柔体模块解决了这个问题.在进行柔体分析前应将两个轴由刚体转化为柔体,即对其进行网格划分,进而进行应力分析.图4 齿轮轴的应力分析图4表明在0.02s 时,轴的624号节点应力最大,并且最大值为0.22MPa.3.3 振动对输出的仿真振动对减速器的传动精度有很大的影响,此外还影响到各个部件的使用寿命,降低了生产效率.根据系统运动方程的要求以及所有的各种运动学约束、驱动约束和相应的边界条件,系统动力学运动方程可表示为[3]:F (q,q .,q .., ,t)=M (q,t)q ..+!Tq(q,t) -f (q,q .,t)=0,!(q,t)=0!.(q,q .,t)=!q (q,t)-∀(q,t)=0,∀=-!t (q,t)!..(q,q .,q ..,t)=!q (q,t)q ..-#(q,q .,t)=0,#=-(!q q .)q -2!qt q .-!tt .其中:!(q,t)表示约束方程;!q (q,t)表示约束方程雅可比矩阵;∀(q,t)表示速度右项;#(q,v,t)表示加速度右项.应用上述理论可以利用ADAMS 中的振动模块对该减速器进行振动分析.在输入轴的输入端建立振动输入通道,并为之增加激励,在输出轴的输出端添加一个输出通道后进行振动分析(图5).图5的实线表示输入轴的x 径向形变图,虚线则表示输出轴的x 径向形变图.根据上图可以看到39第23卷第2期沈琛林等基于虚拟样机的减速器动力学分析输入轴与输出轴在大约1s 时的振动强度最大,输出轴的强度小于输入轴的强度,输出轴的最大值略滞后于输出轴的最大值.随着时间的不断增加,振动强度不断降低,系统趋向于稳定.图5 齿轮轴的振动分析3.4 齿轮的分析为获得较为精确的齿轮分析,可在有限元分析软件如ANSYS 中进行分析.图6是小齿轮在角速度为62.8r/s 时的径向变形云图.图6 齿轮的径向变形分析上图表明小齿轮的径向变形的最大位移为0.698732mm ,符合设计要求.4 结论应用三维CAD 软件SolidWorks 快速建立减速器的参数化几何模型,通过在ADAM S2005中建立减速器的虚拟样机模型,结合有限元分析软件AN SYS 对影响齿轮传动精度的部件进行分析,从而实现了减速器的动力学仿真.基于虚拟样机的建模和仿真可以为减速器及其它传动系统的强度校核、优化设计、振动分析等提供依据.[ 参考文献 ][1] 陈立平,张云清,任卫群.机械系统动力学分析及AD AM S 应用教程[M ].北京:清华大学出版,132.[2] 郑建荣.虚拟样机技术入门与提高[M ].北京:机械工业出版社,2002:50-51.[3] 李军.A DA M S 实例教程[M ].北京:北京理工大学出版社,2002.Dynamic Analysis of Gear Reducer Based onVirtual Prototype TechnologySH EN Chen lin 1,CH EN Ding fang 1,LU Zhong hua 1,DON G H ao m ing2(1T he R esearch I nst.of I ntelligent Manuf .and Contr ol ,Wuhan Uniy.of Tech,Wuhan 430063,China;2Wuhan sp ecial equip ment sup er vision and insp ection institute.w uhan 430063,China)Abstract:With the development of com puter techno logy ,the emerging of virtual pr ototype techno logy marks a new stage of mechanical engineering.Throug h the creatio n of a reducer parametric solid model by taking advantage of 3D CAD softw are,such as SolidWo rks,the reducer virtual pr ototyping can be con structed v ia Paraso lid interface in ADAMS.The virtual pro to ty pe m odeling and simulation provide a basis fo r m echanical design and im pro ve the desig n efficiency.Keywords:virtual Prototy ping;flex ible body dynamics simulation;vibration analy sis[责任编校:张岩芳]40湖北工业大学学报2008年第2期。

NGW行星齿轮减速器回差分析

伺服系统的种类很多，组成状况和工作状况多样。常见的闭环伺服系统（反馈控制系统）组成如图１．１所示。
ｏ一铡量比较斛曰～放洲
回一齿轮传动装置回～ｎ载
田～反僦斛
壬ｉ一～系统辅＾ ∈ｏ一一误差佰号
币。一一执行电动机转角
壬。一一系境辅出
Ｕ一一执行电动机聍控制电压
图１．１伺服系统方框图
伺服系统把从反馈回路来的反馈信号与指令信号比较，鉴别位置或速度误差，然后由伺服电机做出必要的修正。
ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｂａｃｋｌａｓｈａｒｅｄｅｒｉｖｅｄ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｄｅｖｅｌｏｐｓｔｈｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｓ
ｆｏｒｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂａｃｋｌａｓｈｉｎＮＧＷｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｒｅｄｕｃｅｒｓ．Ａｌｓｏ，ｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆ
实现速度控制和位置控制的伺服系统又称为随动系统。精度、稳定性和灵敏度是伺服系统的三项主要性能指标。伺服系统的优点和用途较多，概括起来主要有：１）可以完成的控制精度高、速度快，非一般人工操作可及。如各种机床运动部分的速度、运动轨迹、位置控制都是依靠各种伺服系统来实现。它们不仅能完成转动控制、直线运动控制，丽且能依靠多套伺服系统的配合，完成复杂的空间曲线的控制、仿形机床控制、机器人手臂关节控制等。２）能够完成的某些控制无法用人工操作代替，如冶金工业中炼钢炉的电极位置控制，水平连铸机的拉坯运动控制等。
传动链的回差定义为在工作状态下，传动链的输入轴由正向改为反向旋转时，输出轴在转角上的滞后量，记为ＡＢ。
如图ｔ．２所示，设２△代表传动链中的总间隙，竹为输入轴转角，能为输出轴转
角，当Ｉ红１＜△时，纯＝０；当｝仍ｉ＞△时，两轮啮合，吼随仍变化，当仍反向时，开

NGWN(III)型行星轮减速器设计

1 前言NGWN（III）型行星轮减速器设计1 前言随着现代化工业的发展，机械化和自动化水平不断地提高，各工业部门需要大量的减速器，并要求减速器的体积小、重量轻、传动比大、效率高、承载能力大、运转可靠和寿命长等。

而行星齿轮传动具有减速比大、传动效率高、结构小巧、承载能力强等优点，在许多情况下可代替二级、三级的普通齿轮减速器和涡轮减速器，因此行星轮减速器被广泛应用于各个方面。

行星传动不仅适用于高转速、大功率，而且在低速大转矩的传动装置上也已获得广泛的应用，所以目前行星传动技术已成为世界各国机械传动重点之一。

目前国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，在结构优化、传动性能，传动功率、转矩和速度等方面均处于领先地位，并出现一些新型的行星传动技术，如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代化的机械传动设备中获得了成功的应用。

行星轮减速装置经过一个多世纪的发展设计理论及制造技术有了很大的进步，而且与新技术革命的发展紧密结合。

当今世界行星轮减速装置总的发展趋势是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率、高的承载能力以及利用寿命长的目标发展，而且其重量更轻，噪声更低，效率更高，可靠性也更高。

目前世界各国由工业化信息化时代正在进入知识化时代，行星轮在设计上的研究也趋于完善，制造技术也不断改进。

行星齿轮传动类型很多，行星齿轮传动根据基本够件的组成情况可分为：2K—H、3K、及K—H—V三种。

若按各对齿轮的啮合方式，又可分为：NGW型、NN型、WW型、WGW 型、NGWN型和N型等。

我所研究的NGWN（III）行星齿轮属于3Z型行星齿轮传动的一种。

本文主要对NGWN（III）齿轮减速器设计方法进行了探讨，主要内容包括齿轮传动比的分配计算，主要零部件参数设计，标准零部件的选用，以及减速器中零件三维模型的设计。

ＮＧＷＮ（III)行星轮减速器的设计2 选题背景2.1 题目来源生产实际2.2 研究的目的与意义由于行星轮齿轮减速器具有质量小、体积小、传动比大以及效率高等优点，因此行星轮减速器被广泛应用于工程机械、矿山机械、冶金机械、起重运输机械、飞机、轮船等各个方面。

NGW型行星齿轮减速器设计

本科毕业论文（设计）题目 NGW型行星齿轮减速器设计学院工程技术学院专业机械设计制造及其自动化年级 2011级学号姓名指导教师（副教授）成绩 ____________________年月日目录摘要 (1)ABSTRACT. (2)0文献综述 (3)0.1行星轮的特点 (3)0.2发展概况 (4)1 传动方案的确定 (6)1.2行星机构的类型选择 (6)1.2.1行星机构的类型及特点 (6)1.1.2确定行星齿轮传动类型 (9)2 齿轮的设计计算 (10)2.1 配齿计算 (10)2.1.1确定各齿轮的齿数 (10)2.1.2初算中心距和模数 (11)2.2几何尺寸计算 (12)2.3 装配条件验算 (14)2.3.1 邻接条件 (14)2.3.2同心条件 (15)2.3.3安装条件 (15)2.4 齿轮强度校核 (16)2.4.1 a-c传动强度校核 (16)2.4.2 c-b传动强度校核 (20)3 轴的设计计算 (24)3.1行星轴设计 (24)3.2 转轴的设计 (26)3.2.1 输入轴设计 (26)3.2.2 输出轴设计 (27)4 行星架及相关部件 (29)4.1 行星架的设计与行星轮的支撑 (29)4.2行星架变形的计算和校核 (30)4.3浮动齿式联轴器的设计与计算 (30)4.4减速器的润滑 (31)4.4.1减速器润滑方式的选择 (31)4.4.2行星齿轮减速器润滑油的选择 (32)附录 (35)参考文献 (36)致谢 (38)NGW型行星齿轮减速器设计摘要：本文介绍了NGW型行星齿轮减速器的设计过程。

它具有行星齿轮传动的通用的优点，比如：质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点。

因此，行星齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织等工业部门均获得了广泛的应用。

首先介绍了行星齿轮减速器的应用背景及发展趋势。

接下来是选定型号的行星齿轮减速器的具体设计过程，包括行星机构的类型选择，齿轮齿数的确定，齿轮强度的校核，轴和键的尺寸及强度校核，行星齿轮减速器的结构设计等组成部分。

NGW型行星齿轮减速器——行星轮的设计解读

目录一．绪论 (3)1．引言 (3)2．本文的主要内容 (3)二．拟定传动方案及相关参数 (4)1．机构简图的确定 (4)２．齿形与精度 (4)３．齿轮材料及其性能 (5)三．设计计算 (5)1．配齿数 (5)2．初步计算齿轮主要参数 (6)（1）按齿面接触强度计算太阳轮分度圆直径 (6)（2）按弯曲强度初算模数 (7)3．几何尺寸计算 (8)4．重合度计算 (9)5．啮合效率计算 (10)四．行星轮的的强度计算及强度校核 (11)１．强度计算 (11)２．疲劳强度校核 (15)1．外啮合 (15)2．内啮合 (19)３．安全系数校核 (20)五．零件图及装配图 (24)六．参考文献 (25)一．绪论1．引言渐开线行星齿轮减速器是一种至少有一个齿轮绕着位置固定的几何轴线作圆周运动的齿轮传动，这种传动通常用内啮合且多采用几个行星轮同时传递载荷，以使功率分流。

渐开线行星齿轮传动具有以下优点:传动比范围大、结构紧凑、体积和质量小、效率普遍较高、噪音低以及运转平稳等，因此被广泛应用于起重、冶金、工程机械、运输、航空、机床、电工机械以及国防工业等部门作为减速、变速或增速齿轮传动装置。

渐开线行星齿轮减速器所用的行星齿轮传动类型很多，按传动机构中齿轮的啮合方式分为:NGW、NW、NN、NGWN、ZU飞VGW、W.W等，其中的字母表示:N—内啮合，W—外啮合，G—内外啮合公用行星齿轮，ZU—锥齿轮。

NGW型行星齿轮传动机构的主要特点有:重量轻、体积小。

在相同条件下比硬齿面渐开线圆柱齿轮减速机重量减速轻1/2以上，体积缩小1/2—1/3;传动效率高;传动功率范围大，可由小于1千瓦到上万千瓦，且功率越大优点越突出，经济效益越高;装配型式多样，适用性广，运转平稳，噪音小;外齿轮为6级精度，内齿轮为7级精度，使用寿命一般均在十年以上。

因此NGW型渐开线行星齿轮传动已成为传动中应用最多、传递功率最大的一种行星齿轮传动。

2．本文的主要内容NGW型行星齿轮传动机构的传动原理:当高速轴由电动机驱动时，带动太阳轮回转，再带动行星轮转动，由于内齿圈固定不动，便驱动行星架作输出运动，行星轮在行星架上既作自转又作公转，以此同样的结构组成二级、三级或多级传动。

行星轮系的虚拟样机设计与分析

目录一行星轮系的结构组成和工作原理 (3)1 行星轮系 (3)2 工作特点 (3)3 运用场所 (4)4 工作原理 (4)二零件三维实体模型建立的方法 (5)1 主要齿轮类零件三维实体模型建立的方法(插件法Toolbox) (5)2 典型零件三维实体模型建立的方法（直接造型法） (6)3 其他零件三维实体模型建立方法简介 (11)三装配模型建立的方法和步骤 (12)1 生成新的装配体文档 (12)2 插入行星轮个各零件 (12)3 添加装配关系 (12)4 齿轮啮合的装配 (13)四装配模型的运动仿真分析 (14)1 打开装配体 (14)2 设置行星轮驱动力参数 (14)3 仿真计算 (14)4 查看结果 (15)5 生成AVI格式动画 (15)五关键零件的CAE（SolidWorks Simulation） (15)1 选定几何模型 (15)2 指定材质 (15)3 添加约束 (16)4 施加载荷 (16)5 执行分析 (17)6 结果显示 (17)六典型零件的CAM（软件SolidCAM错误交换致无法使用） (19)七结论 (19)参考文献 (20)一行星轮系的结构组成和工作原理1 行星轮系是指只具有一个自由度的轮系。

一个原动件即可确定执行件（行星齿轮）的运动，原动件通常为中心轮或系杆；即与行星齿轮直接接触的中心轮或系杆作为原动件带动行星齿轮，一方面绕着行星轮自身轴线O1-O1自转，另一方面又随着构件H（即系杆）绕一固定轴线O-O（中心轮轴线）回转。

行星轮系和差动轮系统称为周转轮系（一个周转轮系由三类构件组成1.一个系杆。

2.一个或几个行星轮。

3.一个或几个与行星轮相啮合的中心轮。

）。

行星轮系中，两个中心轮有一个固定；差动轮系中，两个中心轮都可以动(即F=2)。

任务图2 工作特点行星轮系是一种先进的齿轮传动机构，具有结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大、传递功率范围及传动范围大、运行噪声小、效率高及寿命长等优点。