直齿行星齿轮传动动力学分析设计说明

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学士学位论文

直齿行星齿轮传动动力学分析

作者:AAA

指导教师：BB

班级：CCC班

2020年10月31日

摘要：

行星齿轮被广泛应用于船舶、飞机、汽车、重型机械等许多领域，它的振动和噪音一直以来都是普遍关注的问题。为了减小其振动和噪音，动力学分析是必不可少的。

本文分析了行星齿轮动力学当中的一些关键性问题，提高了对于行星齿轮传动动态特性的理解。本文在系杆随动参考坐标系下建立NGW型直齿行星齿轮传动的动力学模型。把行星齿轮机构划分成几个相互关联的子系统，通过分析各构件间的相对位移关系利用牛顿第二定律推导出系统的运动微分方程。

应用仿真分析软件ADAMS对行星齿轮传动系统模型进行仿真模拟及运动学分析,并应用solidworks软件对行星齿轮传动系统进行三维实体参数化建模。实现了用虚拟样机来代替实际样机进行验证设计,提高了设计质量和效率。

关键词：行星齿轮，动力学分析，ADAMS，仿真

Abstract:

Planetary gear noise and vibration are primary concerns in their applications in the transmissions of marine vessels, aircrafts, automobiles, and heavy machinery. Dynamic analysis is essential to the noise and vibration reduction.

This work analytically investigates some critical issues and advances the understanding of planetary gear dynamics. This work Developed An analytical dynamic model of NGW spur planetary gear unit. In order to derive the displacement relationships between gears and carrier, divided the planetary gear mechanism into several sub systems. The governing differential equations were obtained by Newton's second law.

ADAMS simulation analysis software for planetary gear drive system is applied to simulate and perform dynamic analysis. And solidworks software for planetary gear drive system to build three-dimensional solid parametric modeling is applied. With a virtual prototype instead of the actual prototype for the design verification, the design quality and efficiency is improved.

Key word：planetary gear transmissions, dynamic analysis, ADAMS, simulation

目录

1 绪

论................................................................... (1)

1.1 本文研究的背景及意义 (1)

1.2 行星齿轮传动的特点及其应用 (1)

1.2.1 行星齿轮传动简介 (2)

1.2.2 行星齿轮传动的特点 (2)

1.2.3 行星齿轮传动的应用 (2)

1.3 齿轮系统动力学概述 (4)

1.3.1 动力学概述 (4)

1.3.2 齿轮系统动力学研究的目标及容 (4)

1.4 行星齿轮传动动力学研究现状及展望 (5)

1.4.1 行星齿轮传动动力学研究现状 (5)

1.4.2 行星齿轮传动动力学研究展望 (6)

1.5 论文研究的主要容 (7)

1.5.1 直齿行星齿轮传动动力学建模 (7)

1.5.2 直齿行星齿轮传动固有特性分析 (8)

1.5.3 直齿行星齿轮传动动响应分析 (8)

1.6 初始数据 (9)

2 直齿行星齿轮传动动力学建模............................................................................. . (10)

2.1 数学模型 (10)

2.2 动力学微分方程的推导 (11)

2.2.1 变形协调条件的推导 (11)

2.2.2 子构件运动微分方程的建立 (13)

2.2.3 系统运动微分方程的建立 (17)

3 相关设计参数的计算............................................................................. .. (19)

3.1 尺寸参数与质量参数的计算 (19)

3.1.1 尺寸系数的计算 (19)

3.1.2 质量参数的计算 (20)

3.2 载荷计算 (20)

3.3 刚度参数的计算 (24)

3.3.1 轴承刚度系数的计算方法 (25)

3.3.2 齿轮啮合综合刚度的计算方法 (27)

3.3.3 刚度参数的计算结果 (31)

3.4 轮齿啮合点的计算 (31)

4 直齿行星齿轮传动固有特性分析............................................................................. (32)

4.1 ADAMS中动力学模型的建立 (32)

4.2 利用ADAMS进行固有特性分析 (32)

4.2.1 直齿行星齿轮传动系统的固有频率分析 (33)

4.2.2 直齿行星齿轮传动系统的振型分析 (33)

4.3 数学模型与仿真模型结果对比 (35)

4.4 直齿行星齿轮传动固有特性分析的结论 (36)

4.4.1 旋转模式 (36)

4.4.2 平移模式 (36)

4.4.3 行星模式 (37)

5 直齿行星齿轮传动动响应分析............................................................................. . (38)

5.1 直齿行星齿轮系统实体模型的建立 (38)

5.2 ADAMS与solidworks之间的数据交换 (38)

5.3 建立行星齿轮多体动力学模型 (38)

5.3.1 ADAMS碰撞力的选择及定义 (39)

5.3.2 碰撞参数的确定 (40)

5.4 仿真计算 (41)

5.4.1 输入输出转速仿真结果及分析 (41)

5.4.2 接触力仿真结果及分析 (42)

6 全文总结及展望............................................................................. . (47)

6.1 全文总结 (47)

6.2 展望 (47)

致

参考文献

附录