simpack齿轮啮合力
基于SIMPACK某2MW风机仿真模型试验验证
需要模型SIM SIM 是关一的采传统在风机开发要对大量的名型来做载荷分MPACK 中的模MPACK 中的脚关于某新型2M 一：原型在该项目中采用了创新的统风机在传动某2发中使用多体名义和失效工分析，但是SIM 模型主要使用脚本运行环境MW 风机SI 型机和中，用于模型的传动链设计动轴上严重的MW 风机体软件进行载荷工况进行分析MPACK 软件用了SIMPAC 境也使用户能IMPACK 模型和测试型验证的2MW 计概念(Larus 紧弯矩，这是依机仿真模荷分析是非常。
在过去，一件不仅可以做CK 中的叶片能够高效的处型试验验证。
W 风机的原型紧凑型)的机依靠在主风轮模型试验常有必要的。
一般都采用类做载荷分析，而片模型以及与处理大量的仿型机使用的是机型（如图1所轮上使用了承验证。
而且，在风机类似Flex5所而且其模型更与空气动力学仿真工况。
本是由德国W2所示）。
在该承受弯矩的轴机的型号认证所创建的简单更加真实和详学接口等。
同本文主要描述2e 风能公司该机型中，避轴承、柔性联证中，单风机详细。
时，述的就开发避免了联轴器和齿叶根速度得到速和二图进塔筒通过型使来施间具Bush 齿轮箱弹性支根、塔筒顶部度。
为了观察真到了正常发电和湍流强度被二：多体图2所示就进行创建的。
筒和叶片使用过SIMPACK 使用Craig-Ba 施加变桨控制传动系中的具有一个转动h单元进行模支撑位置位于部和根部都安真实的风向和电情况下的测被储存在采集图1体模型就是在SIMPA SIMPACK 用柔性体建模的叶片生成器ampton 方法进制。
变桨运动的主要部件有动自由度，用模拟。
低速轴于其质心位置这装了应变片。
和风速，在主试数据。
这集矩阵里。
1 包含Larus 型ACK 中搭建的模型包含了该模。
塔筒是在器模块进行建进行缩减。
叶动是通过用户子有轮毂、主轴、用来表示承受轴和高速轴之这些措施来实。
并且，还测主风向上安装些数据被划分s 紧凑型传动的该风机的动该风机的主要ANSYS 中使建模，并且带叶片与主风轮子程序与下边、内齿圈、齿受弯矩的轴承之间的齿轮箱实现的。
simpack如何制作齿轮模型
simpack如何制作齿轮模型
如何制作齿轮动力学模型
欢迎加群191630051制作齿轮模型的难度在于绘制齿轮，我们现在用最简单的方式制作简单的齿轮动力学模型。
1、首先在三维建模软件中制作出想要的齿轮模型，我们直接导入到Simpack 中去，因为Simpack做齿轮外形太复杂，Simpack稍微入门的盆友应该知道，Bodies在运动学模型中的作用就是“好看”。
（导入的步骤不说了，因为我已经制作相关教程了）
2、新建一个参考坐标系（方法略），它和已有参考坐标系的距离也就是齿轮的中心距。
3、Modify第一个Bodies，导入第一个齿轮，它的Joints是齿轮中心和原始坐标系03铰接，并且赋予初速度，设置为Independent。
4、新建一个体，导入第二个齿轮，它的Joints是齿轮中心和新建参考坐标系03铰接，设置为Dependent。
（并通过调节第二个齿轮
的转动角度来使两个齿轮近似啮合）
5、新建一个约束，从一个齿轮的中心到另一个齿轮的中心，我们选择14号约束。
把传动比设为-2，也就是转动方向相反，输入转速是输出转速的2倍。
点击Assembly System观察是否满足运动要求。
6、至此，一个小齿轮带动大齿轮的模型便建立了起来，点击在线积分观看运动情况，虽然传动的啮合不是很准确，但是完全不会影响到计算要求，所以本人认为这是最简单的建立齿轮模型的方法。
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3、Modify第一个Bodies，导入第一个齿轮，它的Joints是齿轮中心和原始坐标系03铰接，并且赋予初速度，设置为Independent。
4、新建一个体，导入第二个齿轮，它的Joints是齿轮中心和新建参考坐标系03铰接，设置为Dependent。
（并通过调节第二个齿轮的转动角度来使两个齿轮近似啮合）
5、新建一个约束，从一个齿轮的中心到另一个齿轮的中心，我们选择14号约束。
把传动比设为-2，也就是转动方向相反，输入转速是输出转速的2倍。
点击Assembly System观察是否满足运动要求。
6、至此，一个小齿轮带动大齿轮的模型便建立了起来，点击在线积分观看运动情况，虽然传动的啮合不是很准确，但是完全不会影响到计算要求，所以本人认为这是最简单的建立齿轮模型的方法。
Simpack基础培训教程中文IIII
成矢量变量
a
$UE_torque_in_Value，输
入恒定数值200000
b. 创建力元$F_torque_in，表 示输入力矩
b
16
练习-齿轮（14）
施加负载
a
a. 创建力元$F_damping ，阻 尼值输入20000，表示负载
以上完成齿轮的建模、约束、力 元和负载的施加
17
练习-齿轮（15）
32
a d f
b d
c
练习-单摆模型（6）
连接子结构
a
a. 修改子结构
$S_Substructure1下的
b
$J_body1铰接
d
b. From Marker修改为 $M_body3_top
运行在线时域分析
a. 运行在线分析，检查建 模结果，观察齿轮运动 状态
b. 设置求解器参数，时间 5s，频率500Hz，进行 离线时域分析
c. 在后处理查看仿真分析
结果：选择force
c
output项下的
$F_planet_sun下的
Total normal contact
stiffness，表示齿轮啮
b. 选择force output项下的
$F_planet_sun下的所有fl_n
字符开始的变量，拖到动画窗
a
口中
c. 在动画窗口空白区域点击右键 选择Properties，在Forces中 设置箭头大小，可更清晰观看 受力箭头
以上完成齿轮建模操作实例。
20
c b
数据库Database / 搜索路径Search Paths
a c
b d
29
练习-单摆模型（4）
基于ANSYS和SIMPACK的齿轮副激励对箱体的振动响应分析
基于ANSYS和SIMPACK的齿轮副激励对箱体的振动响应
分析
胡士华;万里荣;覃莉莉;杨婧
【期刊名称】《西部交通科技》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】齿轮箱体是列车的不可或缺的装置,在服役时受到齿轮啮合的激振作用。
文章为分析齿轮箱体在齿轮副激励时的响应特点,使用SIMPACK及ANSYS软件建立得到带刚性和柔性两种箱体下的整车模型,在两种不同速度工况下对箱体振动特性进行仿真及响应分析。
结果表明,200 km/h工况的振动加速度比300 km/h工况下的振动加速度大,这是因为此工况下齿轮副啮合频率为1634 Hz,而柔性箱体在十阶模态下为1667 Hz.共振现象导致振动加速度偏大。
【总页数】4页(P193-196)
【作者】胡士华;万里荣;覃莉莉;杨婧
【作者单位】柳州铁道职业技术学院;柳州市质量检验检测研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】U211.3
【相关文献】
1.耦合箱体振动的行星齿轮传动系统动态响应分析
2.齿轮副激励对高速列车齿轮箱体振动特性的影响分析
3.内外激励下高速列车齿轮箱箱体动态响应分析
4.基于
ANSYS和SIMPACK联合仿真的大跨钢箱提篮拱桥车-桥耦合振动分析5.基于小滚轮高频激励的高速列车齿轮箱箱体振动试验
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
simpack齿轮分析
2SIMPACK »News, November 2008»Simulation of Landing Gear Dynamics using SIMPACK Fig. 1: SIMPACK as a virtual test-bed Fig. 2: Slip-optimised brakingalgorithmFig. 3: Landing gear vibrationmodes In a variety of mechanical systems fric-tion induced vibrations are a major concern. the aircraft landing gear is by nature a complex multi-degree-of-free-dom dynamic system. It may encounter various vibration modes which can be induced by brake frictional character-istics and design features. these brake induced oscillations can lead to very high loads in the landing gear and brake structure which may result in passenger discomfort and sometimes even component failure. Along with the serious fore and aft oscillations of a landing gear, often referred to as gear walk, and shimmy, other vibrations in aircraft landing systems are not only annoying and disconcerting but can also affect the stability of the aircraft during take-off, landing, and rolling. Although equa-tions for representing various parts of a landing gear are well established, solving the problems manually with mathematical programs can be slow and laborious. Simplifications made to reduce problem size may introduce in-accuracies such that a design modifica-tion to correct a problem in one area causes unforeseen vibration in other parts of the structure. INtroduCtIoN Originally, Multi-body Simulation (MBS) software was designed for the analysis of purely mechanical rigid body systems, sometimes added by force laws from other fields such as hy-draulics or electronics, mostly included as source code. Since rigid body MBS is not relying on the exact structure and geometry of its components its main applications were principle dynamic in-vestigations in the early development phase of a project. Today the request for the features of MBS-software is much more demanding. Modern MBS-software packages enable interdiscipli-nary modelling and analysis, either by user enhancements of the MBS func-tionality or via interfaces to other CAE tools or both. As a rule, the individual extensions of MBS programs are well adapted to the needs of MBS compu-tation but limited in their facilities and performance. Interfaces to other CAE software on the other hand not only offer the entire possibilities and func-tionality of proven software tools but widely reduce the modelling effort as most of these models already exist, e.g. for CAD drawings or FEA stress analysis only appropriate conversion is needed. Computer Aided Engineering (CAE) tools such as Flexible Multi-body Meth-ods are an excellent test-bed for mod-elling a landing gear and complete air-craft system, see Fig.1. Since the MBStools such as SIMPACK are modelled asan open system they can accept inputsfrom many other standard softwaretools such as Matlab etc. With the help of these sub-modules one can simulate important ground manoeuvres inthe3»Fig. 5: Effect of mechanical trailFig. 6: Shimmy Analysis Fig 4: Complex ground manouvre pre-design phase to save high costs offlight-tests.Clearly MBS is the favoured tool foranalysis of the dynamics of the landinggear and brake system. It also allowsconcurrent engineering with otherComputer Aided Engineering (CAE) tools such as Nastran which ensures ac-curate modelling for the purpose.ModellINg lANdINggeAr IN SIMPACKIn SIMPACK this multi-body system isrepresented by rigid body elementssuch as main-fitting, the shock tube,and two or four wheels, respectively.The shock absorbers (oleo) are locatedbetween the shock tube and main fit-ting. All landing gears have one trans-lational degree of freedom for theshock absorber and one rotational de-gree of freedom for each wheel.The main landing gears may have anadditional bogie attached to the shocktube with a rotational degree of free-dom along the y-axis with 4 wheels at-tached to it. To model landing gears oflarge aircraft such as A380 main land-ing gear which has 6 wheels, a bogie,and a pitch trimmer in addition can bemore complex. To model the systemsuccessfully one needs to define prop-er force elements to simulate the be-haviour of the system. SIMPACK has abuilt-in library of many force elementsand it is also possible to write so calleduser-routines which gives additionalfreedom to model different systems.Force elements apply external or inter-nal forces and torques in the system.They may depend upon the state of thesystem, e.g. the distance between twopoints, and upon time. Force elementsdo not affect the degrees of freedomof the system, but may introduce addi-tional states, or boundary conditions,to the differential equation system ofthe MBS model.The force elements describing thelanding gear characteristics havebeen modeled in detail for this workby means of so-called user-routines inSIMPACK. While the equations of thephysical phenomena as such are validindependently from the exact aircrafttype and can be taken from standardtextbooks the parameters for the forceelements are usually proprietary. It isalso possible to model individual bodyelements in a tool like NASTRAN andthen import it in SIMPACK using the interface FEMBS [3].For transport aircraft the main task of vertical energy dissipation is almost ex-clusively taken over by an oleo-pneu-matic shock-strut. This device combines a gas spring with oil and additional friction damping [1]. Damping force is provided by oil flow forced through an orifice by vertical strut motion. Often the oil flow is “controlled” by means of a metering pin. The gas spring is represented by a law of polytropic expansion as with spring force. The properties of the passive damper are determined by the laws describing the flow of a viscous fluid, e.g. oil, through an orifice. It is possible to program ac-tive, semi-active, and passive elements using either library elements or by means of user-elements in SIMPACK. Tyre elements can also be modelled the same way. One can make use of ‘Con-trol Elements’ in SIMPACK or SIMAT interface to model an ABS algorithm based on slip-optimization principle. It can be further enhanced as shown in Fig. 2. For further details about the force elements please refer to the lit-erature [1, 3].reSultS ANd ANAlySIS The results presented here are for a two mass model main landing gear of the Embraer regional aircraft and a complete large transport aircraft. It is possible to simulate complex ground manoeuvres using these sub-modules, see Fig. 5. With the help of modelling elements one can study landing gear and brake interaction and the related friction induced vibrations such as gear walk and shimmy, see Fig. 4. One can also perform parameter variation to study and optimize various parameters affecting landing gear shimmy. For the simulation of rolling and braking ma-noeuvres it is safe to assume that the aircraft is in static-equilibrium on the ground. This work was conducted by Dr. Khap-ane during his employment at DLR.literature 1. W .R. Krüger and M. Spieck, Interdisciplinary Landing Gear Layout for large Transport Air-craft. AIAA, 4964, 1998.2. R . Lernbeiss, Simulation eines Flugzeugfahr-werks bei elastischer Betrachtung des Feder-beines. Dipl.Arbeit at DLR, Oberpfaffenhofen.3. P . Khapane, Gear walk instability studies using flexible multibody methods in SIMPACK. Jour-nal of Aerosp.Sci.Technol., 10:19-25, 2006.。
齿轮啮合力仿真计算的参数选取研究_龙凯
收稿日期:2002-07-02 第19卷 第6期计 算 机 仿 真2002年11月 文章编号:1006-9348(2002)06-0087-02齿轮啮合力仿真计算的参数选取研究龙凯,程颖(北京理工大学车辆与交通工程学院,北京100081)摘要:该文通过建立某传动系统的三维实体模型,以Hertz 弹性撞击理论为基础,合理地定义了齿轮激振力的参数,利用多体动力学仿真软件ADA MS 进行了齿轮啮合力仿真计算,并给出某一特定传动条件下的齿轮激振力的计算结果。
结果表明,该文提出的齿轮激励力仿真计算时参数选取是合理的。
关键词:齿轮;激振力;仿真中图分类号:TP391.9 文献标识码:A1 前言如何准确、快速地确定齿轮传动激振力,对于正确分析齿轮系统动力学行为具有重要的意义[1]。
以Hertz 弹性撞击理论分析为基础,利用动力学仿真软件ADAMS 可以较方便地求取齿轮激振力,但计算参数选取对计算结果的准确性有很大影响,成为人们应用动力学仿真软件ADAMS 准确、快速解决实际问题的难点和重点。
本文对齿轮激振力仿真计算的参数确定进行了深入研究,合理地定义了仿真参数。
2 轮齿激振力的理论分析轮齿碰撞所引起的激励力,可以作为两个变曲率半径柱体撞击问题[2]。
解决此问题可以直接从Hertz 静力弹性接触理论中得到。
图1 两简单旋转体建立空间坐标系对于两简单旋转体建立空间坐标系如图1所示,用a 表示接触区的有效尺寸,用R 表示相对曲率半径,用R1和R2表示每个物体的有效半径,用l 表示物体横向和深度两方面的有效尺寸。
受到法向力P 作用。
变形前两表面上对应点S1(x ,y ,z1)和S2(x ,y ,z2)之间的间隙由Hertz 理论对接触区几何假设可得:h =x 2/2R +y 2/2R(1)其中1/R =1/R1+1/R2是相对曲率。
由于该表达式关于原点对称,接触区一定在原点两边扩展相同的距离。
在压缩过程中,两物体内远处的点T1和T2分别向着原点平行于z 轴移动位移δ1和δ2。
齿轮基本参数传动啮合原理完美版PPT资料
铣斜齿
仿形法特点：
加工方便易行，但精度难以保证。由于渐开线齿廓形
状取决于基圆的大小，而基圆半径rb=(mzcosα)/2，故齿廓形状 与m、z、α有关。欲加工精确齿廓，对模数和压力角相同的、齿 数不同的齿轮，应采用不同的刀具，而这在实际中是不可能的。 生产中通常用同一号铣刀切制同模数、不同齿数的齿轮，故齿形 通常是近似的。表中列出了1-8号圆盘铣刀加工齿轮的齿数范围。
5渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动
标准安装条件 :
一对齿轮传动时，一齿轮节圆 上的齿厚之差称为齿侧间隙。在机 械设计中，正确安装的齿轮应无齿 侧间隙。
一对相互啮合的标准齿轮，其 模数相等，故两轮分度圆上的齿厚 和齿槽宽相等，因此，当分度圆与 节圆重合时，可满足无齿侧间隙的 条件。这种安装称为标准安装。
圆盘铣刀加工齿数的范围
刀号 1 2 3 4 5 6 7
8
加工齿
数范围 12-13 14-16 17-20 21-25 26-34 35-54 55-134 135以上
加工不连续，生产效率低，不宜用于批量生产。 可在普通铣床上加工，不需专用机床。 这种方法适用于单件生产而且精度要求不高的齿轮加工。
渐开线齿轮的切齿原理(续）
我国标准规定：正常齿制h =1 ，c =0.25； 由安N1此装、可 时N得若2为两中极齿心限轮距啮正略合确有点啮变合化的不条会件改为变：传动m1比C大os小1，=此m特1C性o称s 为1中心距a可* 分性。
*
加工方便易行，但精度难以保证。 可在普通铣床上加工，不需专用机床。 a = m (z1+z2 ) / 2
齿轮基本参数传动 啮合原理
4渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸
外齿轮各部分名称及符号：
simpack齿轮修形参数
simpack齿轮修形参数
齿轮是机械传动中常见的一种装置，用于传递动力和转速。
在实际应用中，齿轮的修形参数是非常重要的，它们直接影响着齿轮的运行性能和寿命。
齿轮修形参数主要包括齿侧间隙、齿顶高度、齿根高度等。
齿侧间隙是齿轮齿廓与相邻齿轮齿廓之间的间隙，它的大小决定了齿轮的传动精度和运行平稳性。
齿顶高度是齿轮齿廓的最高点到基圆的距离，它的大小直接影响着齿轮的载荷能力和强度。
齿根高度是齿轮齿廓的最低点到基圆的距离，它的大小决定了齿轮的抗疲劳性能和寿命。
在simpack软件中，可以通过调整齿轮修形参数来优化齿轮的性能。
首先，我们需要根据实际需求和设计要求确定合适的修形参数范围。
然后，通过仿真分析和优化算法，找到最佳的修形参数组合。
在调整齿侧间隙时，我们可以根据齿轮的传动精度要求和承载能力来确定合适的间隙大小。
较小的间隙可以提高传动精度，但会增加齿轮的磨损和噪声；较大的间隙可以降低磨损和噪声，但会降低传动精度。
调整齿顶高度时，我们需要考虑到齿轮的载荷能力和强度要求。
较大的齿顶高度可以提高齿轮的载荷能力和强度，但会增加摩擦和磨损；较小的齿顶高度可以降低摩擦和磨损，但会降低载荷能力和强
度。
调整齿根高度时，我们需要考虑到齿轮的抗疲劳性能和寿命要求。
较大的齿根高度可以提高齿轮的抗疲劳性能和寿命，但会增加重量和成本；较小的齿根高度可以降低重量和成本，但会降低抗疲劳性能和寿命。
通过合理调整齿轮的修形参数，可以优化齿轮的性能和寿命。
在simpack软件中，我们可以通过模拟分析和优化算法，找到最佳的修形参数组合，从而实现齿轮的高效传动和可靠运行。
Simpack基础培训教程中文I
1r2 (a2); 1A2(a2)
2
1
IFr1 (a1); IFA1(a1)
a3
2r3 (a3); 2A3(a3)
a2
a1
惯性坐标系 inertial frame 位置 速度 加速度
position 位置
方向 orientation
Simpack 基础培训
Simpack MBS方程: 相对坐标法 (2) 相对坐标法 (Simpack 默认)
通过矢量链描述刚体运动: (如：仅旋转铰接) 树形结构
Theory
Simpack中区分铰接Joints ( 通过铰接定义树结构) 和约 束 Constraints (闭环铰接)
4
Simpack 基础培训
Simpack 应用行业
Theory
Simpack
5
Simpack 基础培训
Simpack 产品
Theory
基础模块
Simpack Pre前处理, Post 后处理和 Solver求解器
专业应用模块
发动机Engine (曲轴, 配气, 正时机构) 汽车Automotive 铁路Rail CAD接口 FEM接口 耐久性接口 MATLAB/Simulink接口 实时仿真 用户子程序 FMU接口 接触 更多
铰接Joints
约束Constraints
力元Force Elements
激励Excitations
传感器Sensors From Marker, To Marker, Type
...
From Marker, To Marker, Type
simpack齿轮啮合案例
simpack齿轮啮合案例咱来唠唠Simpack里的齿轮啮合案例哈。
一、为啥要研究齿轮啮合案例呢？你想啊，齿轮在各种机械里就像小齿轮们组成的一个小社会，它们互相配合着干活。
在汽车的变速器里，发动机转得老快，但是车轮不需要那么快的转速，这时候就得靠齿轮来改变速度。
所以搞清楚齿轮啮合就超级重要啦。
二、建立模型。
1. 几何建模。
首先呢，得把齿轮的形状给搞出来。
在Simpack里，就像搭积木一样。
你得告诉软件这个齿轮有多少个齿，齿的模数（这就像是牙齿的大小规格），还有齿宽啥的。
比如说一个小齿轮有20个齿，大齿轮有40个齿，这就像小齿轮和大齿轮在说：“兄弟，咱俩搭伙干活啦。
”2. 材料属性。
然后就是材料的事儿。
齿轮的材料决定了它能承受多大的力。
要是你给一个塑料小齿轮很大的力，它可能就哭着说：“我受不了啦，我要变形啦！”而要是用钢材做的齿轮，就比较坚强，能承受更大的力。
在Simpack里就得把这个材料的弹性模量、密度等参数给设置好。
3. 约束设置。
这就像是给齿轮定规矩呢。
齿轮得绕着自己的轴转吧，所以要给它设置转动约束。
而且两个互相啮合的齿轮之间，它们的接触关系也得设置好。
就像两个人跳舞，得知道彼此的距离和接触的方式。
三、分析类型。
1. 运动学分析。
这就像是看齿轮在那表演舞蹈动作。
我们能看到齿轮的转速、角速度啥的。
比如说小齿轮转一圈，大齿轮转半圈，这种速度关系在运动学分析里就看得清清楚楚。
就像看两个小伙伴按照一定的节奏在转圈圈。
2. 动力学分析。
这个时候就要考虑力的作用啦。
当有扭矩作用在齿轮上的时候，齿轮之间就会互相施加力。
这就像两个人互相推搡，但是又得保持啮合状态。
在动力学分析里，我们能看到齿轮受到的力、应力分布啥的。
要是力太大，齿轮可能就会受伤，就像人累得气喘吁吁一样。
四、结果查看与优化。
1. 结果查看。
在Simpack里跑完分析后，就可以查看结果啦。
可以看到齿轮的运动轨迹是不是正常，就像看舞蹈演员有没有走错舞步。
Simpack基础培训教程中文IIII
Marker名称
$M_Isys_Ring
$M_Isys_Sun
a
$M_Isys_Carrier
$M_Isys_torque_in
$M_Isys_damping
Position
0.3,0,0 0.3,0,0 0,0,0 0,0,0.508 0.6,0,0
Cardan Angle
0,0,0 0,0,0 0,0,0 0,0,0 0,0,0
26
练习-单摆模型（1）
打开模型 a. 打开\models trainee
start\basics III\Pendulum\Pendulum_s tart.spck模型 b. 运行一次在线时域分析， 快速了解模型信息 c. 点击工具栏上的Create Subvar按钮，创建置换变 量 d. 输入置换变量的名称是 $_Lenght e. 输入$_Lenght的数值为1 f. 按照同样操作，再次创建 置换变量$_Diameter，数 值为表达式 $_Lenght*0.06
现的文件.
编辑
相对/绝对路径
21
打包模型Standalone Model
Theory
模型中所有定义的数据复制到一个集中存放的位置 可以创建成一个 .zip 文件，包含或者不包含结果文件 如果将包含数据库链接的模型和/或其结果文件传递给第三方时，这一功能将特别有用
22
置换变量SubVars
单个模型参数 (例如物体的质量) 可以使用置换变量 (SubVars) 以代替确定的数值.
SIMPACK Training
SIMPACK Basics Training III SIMPACK 基础培训（3）
Contents Theory
Database / Search Path Standalone Model SubVars and SubVar files Submodeling
基于SIMPACK的轮式挖掘机整体式仿真
环球工程技术集团 www.get‐
7. 结论
通过利用 SIMPACK 对于轮式挖掘机整体式仿真的分析，我们可以看到利用虚拟仿真的 方法得到的结果是可信及正确的。下一步更详细的分析，将有助于提高结果的精确性。比如 我们的精度。
除了系统分析之外，本文还通过对常用工况和特殊工况的分析得到了载荷谱结果。这些 结果可用于新机型的开发或者原有机型的升级，当然也包括计算轴承的寿命。利用 SIMPACK 对轮式挖掘机的分析不仅有助于我们对挖掘机进行重新认识，还有助于我们改善操作流程。 这些对于那些使用该型挖掘机的企业来说是有益的，因为这些公司已经在着 手改进电机的控 制策 略了。
5. 载荷和激励
除了机械部件的建模之外，我们还必须要考虑勺轮和电机上的载荷和激励，如图 4 所示 为内部和外部的各种激励。与采煤过程相关的力函数，其激励频率范围比较宽，并且幅值比 较大。与此相反的是电机控制回路的响应却很慢，但是其能够增加动态载荷。
图 4 主要的影响变量 齿轮的啮合频率也是一种内部激励，通过 SIMAPCK 的 225 号力元来得到齿轮的啮合频 率。这种效应将与扭转振动引起的恒定的振动叠加在一起。同时，由于啮合 频率一般比第一
6. 载荷工况分析
时域的计算提供了整个系统的载荷和位移的时序数据，通过 FFT 变换，将时序数据转化 为频域数据。而频域数据向大家提供的是在频域范围内，对幅值的主要影响变量。通过系统 响应（频率和幅值）的结果，工程师们就可以对传动系的整个动力学行为进行评估。如果要 对某些东西进行改进的话，仿真结果的可信度就显的特别重要了，这些改进或者优化对于齿 轮箱来说尤其重要。但是在采用新的操作策略或者改变结果之前，我们必须将仿真的结果与 实际测试的结果进行对比，以此来检验模型的正确性。图 5 显示的是标准工况下仿真结果与 测试结果的对比。
基于Simpack的风电齿轮箱动力学分析
基于Simpack的风电齿轮箱动力学分析马晓光1（1 大连华锐重工集团股份有限公司齿轮箱研究所，辽宁大连116013）摘要齿轮箱是风力发电机组中的重要组成部分，其在整机环境下的动力学表现是决定齿轮箱寿命甚至整机寿命的关键因素。
本文利用多体动力学仿真软件Simpack 9.5 9.5建立了刚体-柔体耦合的某MW级风力发电机组整机多体动力学传动链模型，通过将Simpack 9.5中的传动链模型所计算得出的固有频率与Bladed软件计算结果和理论计算结果相比较，验证了该模型的可靠性和准确性。
基于该传动链模型进行了在频域上和时域上的多体动力学仿真求解，对整机传动系统进行了模态分析，对其潜在共振可能进行了评估，分析了轴的不对中对齿轮箱动力学性能的影响，最后通过实验验证了上述分析方法和评估手段的正确性。
关键词传动链风电齿轮箱共振分析轴不对中0 引言近年来，以风能这种清洁能源做为原动力的风力发电技术，越来越被人们所重视和认可。
对于除少数直驱型风力发电机组之外的其他大部分传统结构的风力发电机组来说，由箱体、齿轮、传动轴及支撑轴承等所组成的齿轮箱传动系统是风力发电机组的重要核心构件。
齿轮箱动力学性能的优劣程度将会直接影响整个风力发电机组的综合性能。
因此，诸多国内外学者和专家对于基于齿轮箱的风力发电传动系统的动力学问题进行了多方面的深入研究，并取得了一系列成果。
周世华[1]等人采用集中质量法建立了整个风电齿轮箱传动系统的动力学模型，并在考虑齿轮啮合刚度，啮合阻尼以及支撑轴承等因素下利用拉格朗日方程推导了整个传动系统的动力学方程；朱才朝等人[2]在考虑齿轮系统齿侧间隙、时变刚度以及制造误差的基础上，建立了大型风力发电机的齿轮-传动轴-齿轮箱传动系统的非线性耦合动力学模型；F.Krull等人[3]借助多体动力学软件DRESP进行了风力发电机组在两个瞬态现象之间的载荷仿真和固有频率的预测；Oezgueven等人[4]讨论了齿轮动力学分析中常用的数学模型，并对其进行了归纳分类，对动力学模型中每级的基本特性以及建模用到的参数、选用的目的等进行了详细剖析；Helsen等人[5]基于多体动力学理论分别建立了齿轮箱的纯扭转刚体模型、六自由度刚体动力学模型以及六自由度柔体动力学模型，并通过将动力学仿真结果与实验台实验数据相比对，得出了在动力学仿真中要尽量使用柔体进行仿真，另外不同方向上的模态响应并不是相互独立，而是相互关联的结论。
simpack原理 -回复
simpack原理-回复simpack（System Simulation Package）是一种用于模拟和分析系统动力学行为的软件工具。
它将物理和数学模型与计算机仿真技术相结合，可以用于各种领域的工程设计和研究。
本文将详细介绍simpack的原理和工作原理，并阐述它在不同领域的应用。
首先，我们来了解simpack的原理。
simpack基于一种称为多体动力学的数学模型，该模型描述了多个物体之间的相互作用和运动。
多体动力学模型基于牛顿力学原理，包括质量、速度、加速度以及力的相互作用。
利用这些基本原理，simpack可以模拟物体在不同条件下的行为和响应。
simpack的工作原理包括以下几个关键步骤：1. 建模：在使用simpack之前，首先需要创建系统的模型。
模型可以包括各种物体、连接元素和约束条件。
simpack提供了丰富的建模工具，包括各种几何形状和运动学约束。
2. 模拟参数设置：在进行模拟之前，需要设置模拟的时间步长、求解器类型和其他相关参数。
这些参数会影响模拟的准确性和计算效率。
3. 初始条件设置：为了开始模拟，需要为系统的各个物体设置初始状态。
这包括位置、速度和其他相关属性。
4. 运动方程求解：一旦模型和初始条件设置完毕，simpack将使用数值算法求解系统的运动方程。
它使用一些高阶数学算法，如Euler方法和Runge-Kutta方法。
5. 力的计算：模拟过程中，系统中的各个物体会受到各种力的作用，如重力、弹性力和摩擦力。
simpack会根据物体之间的相互作用计算这些力。
6. 数据分析和可视化：一旦模拟完成，simpack可以提供丰富的数据分析工具，以帮助用户理解系统的行为。
它可以生成各种图表和动画，直观地展示模拟结果。
除了了解simpack的原理和工作原理，我们还可以看到它在各个领域的应用。
以下是一些常见领域的实际应用：1. 汽车工程：simpack可以用于汽车悬挂系统的设计和优化。
它可以模拟悬挂系统在不同路况下的行为，并提供关于车辆稳定性和舒适性的有用信息。
simpack齿轮啮合力
simpack齿轮啮合力
【原创实用版】
目录
1.齿轮啮合力的概念
2.齿轮啮合力的方向
3.齿轮传动啮合力的优劣
4.直齿轮与斜齿轮的啮合问题
5.螺旋齿轮的啮合方式
正文
一、齿轮啮合力的概念
齿轮啮合力是指在齿轮传动过程中，由于齿轮的啮合而产生的力。
齿轮啮合力的大小与齿轮的材料、尺寸、齿形以及齿轮的啮合角等因素有关。
在齿轮传动过程中，齿轮啮合力的作用点通常位于齿轮的啮合点处。
二、齿轮啮合力的方向
不考虑齿面摩擦，齿轮啮合力的方向是垂直于啮合点的切线方向，即两个齿轮基圆内公切线方向。
齿轮啮合力的方向与啮合角有关，而与压力角无关。
三、齿轮传动啮合力的优劣
齿轮传动啮合力并非越大越好，也并非越小越好。
在实际应用中，齿轮传动啮合力需要根据具体工况和设计要求来确定。
过小的啮合力可能导致齿轮传动不稳定，而过大的啮合力则可能导致齿轮磨损过快、传动噪音增大等问题。
四、直齿轮与斜齿轮的啮合问题
直齿轮与斜齿轮是不能啮合传动的。
如果强制啮合传动，鉴于啮合面
积太小，会损坏齿轮。
因此，在实际应用中，直齿轮和斜齿轮的啮合问题需要特别注意，避免错误的啮合方式导致齿轮的损坏。
五、螺旋齿轮的啮合方式
螺旋齿轮是一种特殊的齿轮，其啮合方式是两个斜齿轮的啮合。
螺旋齿轮在空间中传递力，其啮合方式使得齿轮传动更加稳定，降低了齿轮的磨损和传动噪音。
simpack动力学计算步骤
simpack动力学计算步骤------------------------------------------------------------------------------------------------simpack动力学计算步骤Simpack动力学计算步骤在机车动力学计算中，主要包括稳定性，平稳性以及曲线通过性的计算。
在这些计算过程里，除了开始的建模过程外，后续过程的计算和数据处理也是很重要的。
在每个计算中都有不同的输入和输出，在这里就简单进行总结一下: 一稳定性计算在稳定性计算里，包括准线性临界速度(根轨迹计算)和非线性临界速度这两大类计算。
1 线性稳定性根轨迹计算是属于频域计算的范围，根轨迹曲线是机车系统在不同速度下所有特征根的结果，其横坐标为自然阻尼(特征根实部)，纵坐标为相应模态的振动频率(特征根虚部)。
根轨迹曲线中，随机车运行速度变化的振动模态决定了机车系统的稳定性。
理论上，当系统的所有特征根实部全为负值时，系统的运动是稳定的。
实际上，在机车车辆应用领域，以自然阻尼不大于-5,作为判断条件。
与运行速度无关的振动模态是机车系统中各刚体的振动模态，它所对应的频率即是机车系统的固有振动频率。
1.1在进行根轨迹计算前，要把模型拷贝，重命名，单独进行。
运行simpack，打开文件:单击按钮，弹出如图1.1对话框;在Actual Path里面输入模型所在根目录路径，在Directory里双击模型所在文件夹，然后在Models——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------里右键单击模型，在右键菜单里选择Copy Model，再右键选择Paste Model，粘贴模型，弹出如图1.2对话框，选择New Name，键入新的文件名;在Model对话框里选择新拷贝的文件，单击OK，完成文件拷贝。
齿轮啮合效率综述
多齿啮合，Fn=F/a
多齿啮合，Fn呈现 一个近似分布 引入弹流理论耦合 求解
斜齿轮啮合周期内会交替出现 多种润滑状态，根据齿轮手册， 取： f=0.03-0.07
效率与齿数，传动比，压力角，螺旋角，齿面宽度，齿顶高系数和模 数有关
结论：适当增大齿数和传动比，选择较大的压力角，适当减小螺旋 角和齿宽，选择较小的齿顶高小数，采取合适的润滑方式以减小齿 面摩擦系数可以有效的增加齿轮传动效率
意义： • 工程设计中所使用的直齿轮啮合效率是通过实验得出的统计结果， 是按齿轮的精度等级和润滑形式查表选取的。考虑到实验结果的 离散程度，资料中给出的啮合效率值都有一个范围。 • 本文导出齿轮啮合效率的理论公式，为齿轮啮合效率实验得出的 统计结果提供了理论依据，并为设计者正确选取啮合效率值提供 了有效的参考方法。
多齿啮合，Fn=F/a
多齿啮合，Fn呈现 一个近似分布 引入弹流理论耦合 求解
平均啮合效率与齿顶圆压力角，分度圆压力角，传动比以及齿面间的 摩擦系数有关
将上述效率公式再次进行简化，得到简化的效率 公式仅与摩擦系数有关，简化思路，用瞬时效率 公式计算出a1,P,a2三点的效率，然后求其平均值
王成,高常青,崔焕勇.基于啮合效率下斜齿圆柱齿轮 设计参数的选择.燕山大学学报.2012(36)
齿轮啮合效率综述
——
功率损失
Load-dependent
Load-independent
滑动功损
滚动功损
搅油功损
风阻功损
F
V
f
Fn
摩擦力的求解
f*Fn 摩擦系数发展过程 载荷分布发展过程
f=0.01-0.3
单齿啮合，认为Fn 为F=M0/R
由方程直接解析得 到 引入弹流理论耦合 求解
齿轮啮合力计算公式
齿轮啮合力计算公式一、齿轮啮合力的影响因素1.齿轮的模数(m)：模数是用来描述齿轮尺寸的参数，模数的增大会导致齿轮齿数减小，间隙减小，从而增加了啮合力。
2.齿轮的法向厚度(h)：齿轮的法向厚度是齿轮的齿顶到底板的距离，增加齿轮的法向厚度会增加齿轮的刚度，从而减小了啮合力。
3.齿轮的齿数(z)：齿轮齿数的增加会导致齿轮齿槽的增加，增加了齿轮的传动面积，从而增大了啮合力。
4.齿轮的齿宽(b)：齿宽是齿轮齿顶到齿底的距离，增加齿宽可以增加齿轮的传动面积，从而减小了啮合力。
5.齿轮的压力角(α)：压力角是齿轮齿槽斜面与轴线之间的夹角，增加压力角会增加齿轮齿面的接触面积，从而减小了啮合力。
二、齿轮啮合力的计算公式1.基本公式F = W × tan(α) / R其中F为齿轮啮合力；W为传动功率；α为压力角；R为齿轮有效半径。
2.其他公式在实际的齿轮设计中，常用的一些齿轮啮合力计算公式有：(1) Lewis公式：其中P为传递功率；h为法向厚度；b为齿轮齿宽；m为齿轮模数；Z为齿轮齿数。
(2) Klingenberg公式：F = [(1250P)/(hbm)] × sqrt(Z / b)其中，各个参数的意义同上。
需要注意的是，上述公式中，P为传递功率，单位为瓦特(W)；h、b、m为长度单位，常用毫米(mm)表示；Z为齿数，无单位。
三、齿轮啮合力计算的实际应用在实际工程中，齿轮的啮合力是通过齿轮模拟分析软件或有限元分析软件进行计算和验证的。
这些软件使用复杂的算法和模型来计算齿轮的啮合力，能够考虑到更多的因素和非线性效应，得到更加准确和可靠的结果。
不同的设计规范和标准对齿轮啮合力的计算也会有所差异，因此在实际应用中需要根据具体的设计需求和标准选择适当的计算方法。
总结：齿轮啮合力是齿轮传动系统中重要的设计参数，在齿轮设计和传递功率的确定中起到关键的作用。
齿轮啮合力的计算公式包括基本公式和一些常用的工程公式，需要根据具体的设计需求和标准进行选择和应用。
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simpack齿轮啮合力
齿轮啮合力是指在齿轮传动中，两个啮合齿轮之间产生的力。
这个力的大小与齿轮的参数、工作条件以及传动系统的设计有关。
下面我将从多个角度来回答关于Simpack齿轮啮合力的问题。
首先，Simpack是一种用于多体动力学仿真的软件，可以模拟
机械系统的运动和力学行为。
在Simpack中，可以通过建立齿轮模
型来研究齿轮传动中的啮合力。
齿轮啮合力的计算通常涉及到齿轮的几何参数、材料特性、输
入转矩等因素。
Simpack可以通过定义齿轮的几何参数（如模数、
齿数、压力角等）和材料特性（如弹性模量、泊松比）来建立齿轮
模型。
然后，通过给定的输入转矩和工作条件（如转速、负载等），Simpack可以计算出齿轮啮合力。
此外，Simpack还可以考虑其他因素对齿轮啮合力的影响，比
如齿轮的偏心、振动和动态载荷等。
通过在Simpack中设置适当的
边界条件和加载条件，可以模拟实际工作条件下齿轮传动中的啮合力。
齿轮啮合力的大小对于齿轮传动的设计和分析非常重要。
通过Simpack的仿真分析，可以评估齿轮传动的工作性能、寿命和可靠性。
同时，还可以优化齿轮的设计参数，以满足特定的工作要求。
总结起来，Simpack可以用于建立齿轮模型并计算齿轮啮合力。
通过考虑齿轮的几何参数、材料特性和工作条件，Simpack可以提
供全面的齿轮啮合力分析和评估。
这对于齿轮传动的设计和优化具
有重要意义。