行星輪系的動態(tài)特性分析是解決減速器齒輪箱振動與噪聲問題的關(guān)鍵。在固定界面模態(tài)綜合法基礎(chǔ)上,提出一種行星輪系動力學(xué)建模的重復(fù)超單元方法。根據(jù)行星輪的結(jié)構(gòu)特征建立超單元模型,將動態(tài)縮聚后的超單元裝配到殘余結(jié)構(gòu)的邊界上,利用保留主模態(tài)和約束模態(tài)得到重復(fù)超單元系統(tǒng)矩陣。采用某行星輪系為研究對象,通過比較傳統(tǒng)超單元模型、重復(fù)超單元模型與全模型計算結(jié)果來驗證方法的有效性。將太陽輪盤、行星輪盤和內(nèi)齒圈輪盤分別劃分為超單元,將所有齒輪的齒圈劃分為殘余結(jié)構(gòu)來建立傳統(tǒng)超單元模型;考慮到各行星輪具有相同的幾何特征,將其中一個行星輪的有限元模型作為原始超單元,其余行星輪作為重復(fù)超單元不需要劃分有限元網(wǎng)格,通過定義縮聚界面的外部節(jié)點建立動力學(xué)模型。研究結(jié)果表明,重復(fù)超單元在保證精度的情況下分析效率更高。 

【文章來源】：機械設(shè)計與制造. 2020,(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

重復(fù)超單元子結(jié)構(gòu)劃分

本算例研究對象為某行星輪系，由一個太陽輪、四個行星輪和一個內(nèi)齒圈組成，行星輪系幾何參數(shù)，如表1所示。行星輪系的幾何模型與有限元模型，如圖2所示。其整體結(jié)構(gòu)為鋼材料，彈性模量E=19000MPa，泊松比μ=0.3，密度ρ=7750kg/m3。采用商用有限元軟件Hypermesh，采用四面體單元和六面體單元進行混合建模，共建立40248個節(jié)點和28650個單元，其中太陽輪有11496個節(jié)點和8555個單元，行星輪有25472個節(jié)點和20160個單元，內(nèi)齒圈有9648個節(jié)點和5695個單元。定義全模型為包含所有計算自由度的有限元模型。在行星輪系有限元模型的基礎(chǔ)上，將行星輪系各齒輪的輪盤部分作為超單元，一共建立六個超單元，而行星輪系的齒輪通過彈簧單元連接，作為殘余結(jié)構(gòu)，完成傳統(tǒng)超單元模型劃分。3.2 傳統(tǒng)超單元建模

對行星輪系進行傳統(tǒng)超單元劃分，按照實際結(jié)構(gòu)幾何形狀等超單元劃分原則進行超單元劃分，將太陽輪輪盤、行星輪輪盤和內(nèi)齒圈的輪盤劃分為超單元，同時將所有齒輪的齒劃分為殘余結(jié)構(gòu)，行星輪系傳統(tǒng)超單元劃分，如圖3所示。傳統(tǒng)超單元法考慮的是將每個齒輪的輪盤作為一個超單元，然后分別對各個超單元進行分析，最后裝配到殘余結(jié)構(gòu)上。重復(fù)超單元分析將每個行星輪都定義為超單元，但只劃分一個行星輪的網(wǎng)格作為原始超單元，其余行星輪作為重復(fù)超單元，只定義外部節(jié)點，不需要劃分網(wǎng)格，與原始超單元使用相同的剛度和剛度矩陣，避免了由網(wǎng)格重復(fù)劃分與載荷多次施加造成的對工作量的增加與系統(tǒng)資源的浪費。利用重復(fù)超單元對行星輪系進行分析時，要求重復(fù)超單元與原始超單元間保證幾何上的一致性。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3011765