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。

3 运用场所

行星轮系在国防、冶金、起重运输、矿山、化工、轻纺、建筑工业等部门的机械设备中，得到越来越广泛的应用

4 工作原理

行星轮系主要由行星轮g、中心轮k及行星架H组成。其中行星轮的个数通常为2～6个。但在计算传动比时，只考虑1个行星轮的转速，其余的行星轮计算时不用考虑，称为虚约束。它们的作用是均匀地分布在中心轮的四周，既可使几个行星轮共同承担载荷，以减小齿轮尺寸；同时又可使各啮合处的径向分力和行星轮公转所产生的离心力得以平衡，以减小主轴承内的作用力，增加运转平稳性。行星架是用于支承行星轮并使其得到公转的构件。中心轮中，将外齿中心轮称为太阳轮，用符号a表示，将内齿中心轮称为内齿圈，用符号b表示。二、行星轮系的分类根据行星轮系基本构件的组成情况，可分为三种类型：2K-H型、3K型、K-H-V型。2K-H型具有构件数量少，传动功率和传动比变化范围大，设计容易等优点，因此应用最广泛。3K型具有三个中心轮，其行星架不传递转矩，只起支承行星轮的作用。行星轮系按啮合方式命名有NGW、NW、NN型等。N表示内啮合，W表示外啮合，G表示公用的行星轮g。

行星轮系与定轴轮系的根本区别在于行星轮系中具有转动的行星架，从而使得行星轮系既有自转，又有公转。因此，行星轮系的传动比的计算不能用定轴轮系的计算方法来计算。按照相对运动原理（反转法），假设行星架H不动，即绕行星架转动中心给系统加一个（－ωH）角速度，则可将行星轮系转化为假想的定轴轮系，这个假想的定轴轮系称为行星轮系的转化轮系。转化后的定轴轮系和原周转轮系中各齿轮的转速关系为：则转化轮系传动比的计算公式为：因此，对于行星轮系中任意两轴线平行的齿轮j和齿轮k，它们在转化轮系中的传动比为：在各轮齿数已知的情况下，只要给定nj、nk、nH中任意两项，即可求得第三项，从而可求出原行星轮系中任意两构件之间的传动比。

二零件三维实体模型建立的方法

1 主要齿轮类零件三维实体模型建立的方法(插件法Toolbox)

1）在SolidWorks 2009的环境下，开启软件，在界面右边快捷菜单中选取“设计库”−→

−“齿轮”，在出现的

−“动力传动”−→

−“ISO”−→

−“Toolbox”−→

下方菜单中选取“正齿轮”，右击鼠标选取“生成零件”。

2）在界面右边的属性栏中，

填入齿轮相应数据，点击“勾”确认。

生成齿轮零件图。

齿轮模型

2 典型零件三维实体模型建立的方法（直接造型法）

下面以直齿轮行星齿轮1为例说明设计方法。设计齿轮模数为3mm，齿数为30，齿轮宽度为25mm，计算得到分度圆直径为90mm，齿顶圆直径为96mm，齿根圆直径82.5mm。

1）生成新的零件文档

单击标准工具栏上的“新建”按钮。“新建SolidWorks文件”对话框。单击“零件”按钮，然后单击“确定”按钮，弹出新零件窗口。

2）拉伸齿轮基本特征

选择前视基准面。单击草

图工具栏上的“草图绘制”和

“圆”按钮，将指针移到草图

圆点，单击并移动指针，再次

单击即完成圆的绘制。单击草

图绘制工具栏上的“智能尺

寸”按钮。选择圆，移动指针

单击放置该直径尺寸的位置，

将直径设置为齿顶圆直径

96mm，单击“确定”按钮。

在Command Manager的特

征工具条中单击“拉伸凸台/

基体”按钮，在“拉伸”对话

框中设拉伸方向为“两侧对称”，设置为25mm，单击“确定”按钮。