基于SolidWorks的行星齿轮机构运动仿真模型

    
    2．1．3安装条件行星传动机构中，为了提高其承载能力大多采用几个行星轮。同时，为了使啮合时的径向力相互抵消，通常将几个行星轮均匀地分布在传动的中心轮中。所以对于具有行星轮数np>1的行星轮机构，除应满足同心条件和邻接条件外，其齿轮的齿数还必须满足安装条件。即(za+zb)/np=整数。
   

    2．2装配体的实现
   
    2．2．1各个齿轮零件的生成针对某型直升机主减速器[3]内两级行星传动机构，按照编制的程序分别为各个齿轮零件建立模型。为了使齿轮间能准确啮合，在各个齿轮零件中新建辅助草图，该草图用于齿轮在装配体的精准定位。辅助草图包含一个圆和两条辅助中心线。圆以齿轮分度圆作为半径，辅助中心线分别通过齿槽和齿对称线。各个齿轮具体参数如表l所示。
   

    2．2．2装配步骤
   
    (1)固定外齿圈，分别将太阳轮，内齿圈与外齿圈设为同心配合。
   
    (2)调整太阳轮，当行星轮数目为奇数时，太阳轮和内齿圈的齿槽中线应处于共线位置；当行星轮数为偶数时，太阳轮齿槽中线和内齿圈的齿厚中线应处于共线位置。
   
    (3)导入行星轮，每一行星轮应与行星架上对应行星轴同心配合。当行星轮齿数为奇数时，行星轮的齿厚中线和内齿圈的齿槽中线应处于共线位置，太阳轮齿厚中线和行星轮的齿厚中线共线。而当行星轮齿数为偶数时，行星轮的齿对称线与太阳轮和内齿圈的齿槽中线应共线。按照上述装配方法，行星齿轮机构的装配模型如图3、图4所示。
   
    3虚拟样机的运动仿真
   
    3．1 COSMOSMotion软件简介
   
    SolidWorks是基于Windows环境的特征化三维实体造型软件，其中与之实现无缝集成的COSMOSMotion插件更是一个全功能的运动仿真软件，它可以对复杂机构进行完整的运动学和动力学仿真，得到系统中各个零部件的运动情况，包括能量、动量、位移、速度、加速度、作用力与反作用力等结果，并能以动画、图表、曲线等形式输出；还可以将零部件在复杂运动情况下的载荷情况直接输出到主流有限元分析软件中，从而进行正确的结构强度分析。COSMOSMorion仿真的一般步骤如图5所示。
   

    3．2行星齿轮机构运动仿真的生成
   
    SolidWorks会在生成装配体时自动将其中的配合关系转换为相应的约束关系，因此比其它软件要简便的多。用户只需要在行星齿轮中添加适当的耦合关系和驱动力就可以了。但要注意的是，定义机构运动副时，必须保证机构自由度数为零，因为若系统确定机构的自由度小于零，软件会认为机构中有多余约束，此时内ADAMS解算器会去掉多余约束从而强迫自由度在解算器内达到零，那么将会产生构件脱离原装配位置等意想不到的运动结果，失去仿真意义。机构的总自由度数(Gmeler Count)计算式为
   

    3．2．1设置驱动关系在上述步骤完成后，可以对机构设置适当的驱动关系，如添加太阳轮的旋转速度或添加输入驱动力矩等。这在COSMOSMotion中设置极为简单、方便。在此不再赘述。
   
    3．2．2查看仿真结果进行了仿真后，可以将仿真动画以avi，vrml等形式输出，也可以导出EXCEL数据文件，还可以将仿真结果速度、反作用力等输出为实时曲线形式。
   
    4结论
   
    (1)利用SolidWorks强大的二次开发能力，开发了渐开线圆柱齿轮建模程序，并以某型直升机的主减速器两级行星传动机构为例，建立了二次行星齿轮装配体模型，也得出了利用SolidWorks软件在建立行星齿轮机构时的一些经验。
   
    (2)利用COSMOSMotion软件，对建立的行星齿轮机构进行了运动仿真分析，结果证实该机构达到了设计传动比要求，仿真效果较好。
   
    (3)从结果中可以发现利用SolidWorks／COSMOSMotion软件进行样机建模仿真，直观、方便且有利于提高机构分析效率，降低成本，在机械CAD／CAE的发展中具有很大潜力。