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Simulación de movimiento de un reductor de engranajes rectos de dos etapas basado en ADAMS
Autor: Yan Shubing Fuente: CAD/CAM e informatización de fabricación
Este artículo presenta brevemente significado de prototipo virtual, y para el reductor de engranajes rectos de dos etapas, utilice el software ADAMS para realizar una simulación de movimiento simple, reproducir intuitivamente el proceso de transmisión y verificar la exactitud del modelo mediante cálculos teóricos.
En la industria manufacturera actual, el diseño de experiencia tradicional, el diseño analógico y el diseño estático son cada vez más inadecuados para la competencia del mercado cada vez más intensa debido a deficiencias como los largos ciclos de desarrollo, la mala calidad y los altos costos de los productos. ¿A estas deficiencias? El mercado responde rápidamente y producir productos de alta calidad y bajo costo que satisfagan en la mayor medida las necesidades de los clientes se ha convertido en el foco de la competencia.
La aparición de la tecnología de creación de prototipos virtuales proporciona a las empresas un método eficaz. La tecnología de creación de prototipos virtuales se refiere a la integración de tecnologías de diseño y análisis de componentes dispersos (refiriéndose a la tecnología CAD y FEA de componentes en un solo sistema) durante el proceso de diseño y desarrollo del producto para construir un modelo general del producto en la computadora. una nueva tecnología que realiza análisis de simulación de diversas condiciones de trabajo del producto después de su puesta en uso, predice el rendimiento general del producto y luego mejora el diseño y el rendimiento del producto. En pocas palabras, la tecnología de creación de prototipos virtuales utiliza la información física y geométrica de cada componente proporcionada por el software CAD para modelar y ensamblar virtualmente el sistema mecánico directamente en la computadora, obteniendo así un modelo digital por computadora basado en el producto, es decir, un prototipo virtual (Virtual). Prototipo) y realizar análisis de simulación sobre él. Este método permite a los diseñadores probar rápidamente múltiples soluciones de diseño en la computadora hasta obtener resultados óptimos. También elimina la necesidad de realizar pruebas de producción de prototipos físicos en los métodos de diseño tradicionales, lo que acorta en gran medida el ciclo de desarrollo, reduce los costos de desarrollo y mejora el producto. calidad.
La tecnología de creación de prototipos virtuales es una síntesis de muchas tecnologías. Su núcleo es la teoría del modelado cinemático y dinámico de sistemas de cuerpos multirígidos (cuerpos flexibles) y su implementación técnica. Sus tecnologías clave incluyen tecnología de diseño de ingeniería y modelado. y tecnología de simulación y tecnología de visualización VR, etc. El software informático tridimensional maduro garantiza eficazmente la promoción y aplicación a gran escala de la tecnología de prototipos virtuales. Los más representativos en este sentido son ADAMS (Análisis Dinámico Automático de Sistemas Mecánicos) desarrollado por la empresa estadounidense MDI, DADS por la empresa belga LMS y SIMPACK por la Agencia Espacial Alemana. Entre ellos, ADAMS es el más maduro y ha sido. Ampliamente utilizado en todos los ámbitos de la vida en todo el mundo, representa más del 50% de las ventas del mercado.
Este artículo pretende utilizar el software ADAMS para realizar una simulación de movimiento simple en la transmisión reductora de engranajes de dos etapas, presentar en detalle los pasos operativos generales de la aplicación del software ADAMS, reproducir visualmente el proceso de transmisión y verificar si el El modelo construido es correcto.
1. Ejemplo
Supongamos un reductor de engranajes de dos etapas con dientes rectos, los parámetros geométricos estructurales básicos son los siguientes:
Primera etapa: módulo m = 4mm, z1=20, z2=50; ancho de diente B=40mm
Segundo nivel: módulo m = 4mm, z1=30, z2=70 ancho de diente B=40mm
Entonces el diámetro del círculo de indexación del piñón de transmisión de la primera etapa es d 1 = m × z 1 = 8 0 mm, d2=m×z2=200 mm el diámetro del círculo de indexación del piñón de transmisión de la segunda etapa es d1; =m×z1=120mm, d2=m×z2=280mm.
2. Modelado geométrico
1. Inicie el software
Haga doble clic en el icono de acceso directo de ADAMS/View en el escritorio para abrir ADAMS/View.
Seleccione "Crear un nuevo modelo" en el cuadro de diálogo de bienvenida, ingrese desacelerador en la columna Nombre del modelo, seleccione "Tierra Normal (-Global Y)" en la columna Gravedad en la columna Nombre de Unidades. Seleccione "MMKS -mm,kg,N; ,s,deg" en la columna; haga clic en "Aceptar" para confirmar.
2. Configure el entorno de trabajo
En la barra de menú ADAMS/Ver, seleccione el comando Cuadrícula de trabajo en el menú desplegable Configuración. El sistema muestra un cuadro de diálogo para configurar la cuadrícula de trabajo. Configure X e Y en el tamaño de la cuadrícula (Tamaño) en 750 mm y 500 mm respectivamente, y establezca X e Y en el espaciado (Espaciado) en 10 mm. Luego haga clic en "Aceptar" para confirmar.
3. Crear engranajes
Haga clic con el botón derecho del mouse en la biblioteca de modelos, seleccione el método de rotación y establezca el modelo que se muestra en la Figura 1 de acuerdo con el diámetro de cada círculo de graduación calculado. arriba.
4. Cree un par giratorio, un par de engranajes y una unidad giratoria.
Seleccione el icono del par giratorio (Joint: Revolute) en la biblioteca de restricciones ADAMS/View y seleccione "2 Bod". -1 Loc" para el parámetro " y "función de selección", en la ventana de trabajo "ADAMS/View", primero seleccione el piñón con el botón izquierdo del ratón, luego seleccione la cremallera (tierra), luego seleccione el punto central del piñón y arrastre el cursor hasta que aparezca la línea a lo largo del piñón. Haga clic en la flecha blanca en la dirección del eje central para completar el par giratorio (JOINT_1). Este par giratorio conecta el marco y el engranaje para que el engranaje pueda girar en relación con él. el marco. Crea los pares giratorios JOINT_2 y JOINT_3 del engranaje doble medio y el engranaje grande derecho de la misma manera.
Después de crear los pares giratorios en los tres engranajes de eje fijo, se deben crear dos puntos de engrane (MARCADOR). El punto de engrane del par de engranajes y el par giratorio deben tener el mismo enlace de referencia (bastidor), y la dirección del eje Z del punto de engrane es la misma que la dirección de transmisión del engranaje. Entonces, en este ejemplo, el punto de mallado (MARCADOR) debe definirse en el marco (suelo). Seleccione el icono de la herramienta de punto de marca en la biblioteca de piezas ADAMS/View, seleccione Agregar a tierra y XY global como parámetros y haga clic en los centros de los dos pares de engranajes engranados respectivamente. La dirección predeterminada del eje z es exactamente perpendicular al trabajo. plano, que es la dirección de velocidad lineal del punto de malla, pero las direcciones de los dos ejes z deben ser opuestas. Las direcciones específicas se pueden determinar de acuerdo con la dirección de conducción a continuación.
Seleccione el ícono de engranaje en la biblioteca de restricciones ADAMS/View, seleccione JOINT_1 del engranaje pequeño y JOINT_2 del engranaje doble medio en la columna Nombre de unión en el cuadro de diálogo emergente y seleccione JOINT_2 del engranaje doble medio en la columna Marcador de velocidad común Seleccione el MARCADOR en el primer nivel de engrane, haga clic en Aceptar para completar la creación del par de engranajes y use el mismo método para completar el par de engranajes del segundo nivel de engrane.
Seleccione el botón Movimiento de articulación rotacional en la biblioteca del controlador ADAMS/View e ingrese 3000 en la columna Velocidad, lo que significa que la velocidad de rotación es 3000 grados/segundo. Haga clic izquierdo para seleccionar el eje del piñón JOINT_1 como accionamiento. El modelo completo se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Modelo completo
En este punto, se crea el modelo del reductor de engranajes de dos etapas.
3. Modelo de simulación
Haga clic en el botón de simulación Para facilitar el cálculo, establezca el tiempo de finalización de la simulación (End Time) en 1, el tamaño del paso de la simulación (Step Size) en 0,01. y luego haga clic en el botón Iniciar simulación para realizar la simulación.
4. Postprocesamiento
Realizar análisis de posición angular en el par giratorio del piñón JOINT_1 o accionamiento MOTION_1.
En la ventana de trabajo ADAMS/Ver, haga clic con el botón derecho en la junta giratoria JOINT_1 del piñón, seleccione el comando Modificar, seleccione el icono Medidas en el cuadro de diálogo de modificación emergente y establezca la columna Característica en Ax en la medición emergente cuadro de diálogo /Ay/Az Rotación proyectada, establezca la columna Componente en Z y la columna Desde/En el valor predeterminado, haga clic en Aceptar para confirmar. La curva tiempo-velocidad generada se muestra en la Figura 3.
Con el mismo método de configuración, las curvas tiempo-velocidad de JOINT_2 y JOINT_3 se muestran en la Figura 4 y Figura 5 respectivamente.
Una vez completada la medición, ingrese al módulo de posprocesamiento, haga clic derecho para seleccionar la ventana dividida en cuatro partes y cargue la animación y tres curvas respectivamente, como se muestra en la Figura 6.
Figura 6 Interfaz después de cargar el módulo de posprocesamiento
5. Análisis de conclusiones
(1) Realizar análisis de movimiento en el mallado de primer nivel. Debido a que el número de dientes del piñón es 20, el número de dientes del engranaje grande es 50 y el módulo m = 4 m. De acuerdo con el principio de transmisión, podemos saber que para la transmisión de engranaje recto involuto con engrane externo estándar, la velocidad. del engranaje grande es 2/5 del engranaje pequeño, es decir, 3000 × (2/5) = 1200 grados / s. Es decir, cuando la velocidad de entrada es 3000 grados/s, la desaceleración del primer nivel obtiene una velocidad de -1200 grados/s, y el signo negativo indica la dirección opuesta también se realiza el análisis de movimiento del mallado del segundo nivel; Debido a que el número de dientes del piñón es 30 y el número de dientes del engranaje grande es 70, la velocidad teórica final debe ser 1200 × 3/7 = 514,286 grados/s. Consulte la Figura 5, la velocidad de salida obtenida por el. La desaceleración de dos etapas es 514.3 grados/s, por lo que el modelo está construido correctamente y está en línea con la conclusión de que la velocidad angular de transmisión de los engranajes rectos de engrane externos estándar es inversamente proporcional al diámetro del círculo de graduación del engranaje.
(2) ADAMS determina la relación de transmisión en función de la distancia entre los puntos MARCADOR de dos ejes giratorios adyacentes y el punto MARCADOR de engranaje. Cambiar la posición del punto MARCADOR en el eje giratorio no afecta el resultado final. resultado.
(3) Construir el modelo de engranaje de manera rotacional puede ahorrarle la molestia de ajustar la posición del punto MARCADOR, pero la dirección del eje z del punto MARCADOR debe ajustarse en consecuencia de acuerdo con la dirección de velocidad lineal real.
(4) En el punto de engrane, gire la dirección del eje z del punto de marca (MARCADOR) en un cierto ángulo para simular la transmisión de engranajes helicoidales. (fin)