行星齿轮传动行星架的有限元分析.PDF

行星齿轮传动行星架的有限元分析
桂林电子学院杨平
燕山大学袁盛治肖铁英
摘要.提出以二维板和一维梁的空间组合
在弹性力学范畴称之为:薄板一杄件组合
弹性结构作为行星齿轮传动行星架的有限元计弹性结构,按行星架结构特点,可分两种情况
算模型,并迸行了全面的分析。
讨论:一是完整的框架式,其1、4为侧板,2为
Abstract The finite element computing连接板,3为行星轴。二是悬臂式行星架形式,仅
model of planet carrier is built in the paper.有侧板1及行星轴3
The model is abrigded to the space -united e
将侧板处理为薄板的理由是:由行星架的
lasticstructure by two -dimension plate and
般结构可知,其側板的横向尺寸与纵向尺寸
one-dimension beam
的比值一般小于1/5,可视为薄板,而其连接板
关键词行星架有限元行星架计算模及行星轴的纵向尺寸又远远比横向尺寸大,呈
型行星齿轮
条形状,故可视为一空间梁。这样处理可将复杂
空间框架结构简化为板、梁空间组合弹性结
1.行星齿轮传动行星架的结构及特点
构,便于进行力学和有限元分析,側板与行星
行星架是行星齿轮传动的基本构件之
轴及连接板按刚性正交处理,能非常精确的体
结构复杂多样,其设计正确与否直接影响传动现行星架结构特点。
质量。行星架受力复杂,除满足强度要求,对其
②物理模型的有限元处理及单元划分简
刚度也有较高的要求,刚度直接影响传动齿轮化的空间薄板一梁单元的弹性组合结构是一个
量
架
2.行星齿轮传动行星架的计算分析
有限元分析处理中单元的划分和插值函数的选
(1)行星架有限元计算模型的确定行星取变得十分复杂,工程中许多三维结构是由多
架结构通常是两侧板和其间的连接板组成的空种简单结构相耦合而成的,这类问题可以分别
间框架,侧板间裝有行星轮轴和行星轮,行星求解简单结构而后耦合求解。
架承受扭矩作用。为不过分简化,应将其行星轮
通过分析研究,应将行星架计算模型拆成
轴也考虑在内,即侧板间有3
块连接板和3根行星轴,载荷
Y
作用在3根行星轴上
①物理模型的建立“综
1zは4
合现有各种行星架结构;我
们可以概括行星架物理模型
(b)
如图1a所示。
两种子结构模型:即空间薄板和空间梁。图1
敦稿日期:1994-09-9
为蒋板模型单元处理,将中心部分用精度较高
8
《机械与电于》1994(6)
C 1995-2006 /singhua long/ang Oplical Disc Co, Lid. All rights reserved
矩形单元离散,曲线边界用三角形单元离散,以
采用有限元方法,可以全面精确地分析行
过渡曲线而获得良好的精度。这样侧板离散成星架的计算问题。二维板和一维梁的空间组
三角形与矩形单元的组合网格,空间梁模型比弹性结构,可精确体现行星架计算模型。
较简单,可用空间梁单元划分其网格,如图1c
所示。因此整个行星架计算模型可以视为:平面
参考文献
应力板单元与弯曲板单元及空间梁単元的耦合
袁盛治,肖铁英,大功率传动的行星架设计.第
结构。
届全国机被零件设计方法年会论文,1984
由此,笔者据有关理论编写成程序上机计
冯康,石钟兹,弹性结构的数学理论,北京:科
算(程序框图见图2)。
学出版社,1981.
(2)计算中需要注意的几个问题
3刘正兴.结构分析程序设计基础.上海交通大学出
版社,1986.
①行星架耦合结
4赵经文,王宏玉,结构有限元分析.哈尔滨工业大
构的刚阵形成分别
学出版社,1987
求出矩形板、三角形
开始)
板、梁的单元在各自
输入原始数据
局部坐标下的刚阵
打印原始数据
多通道旋转机械故障诊断仪
后,通过坐标交换进
计算机压缩存储
行总体结构刚阵耦
西北工业大学研制出MD9500型多通道便
合,方法是:由各矩
NEL→NE
携式旋转机械故障诊断仪,采用了当前仪器仪
形单元、三角形单元「.成車元的降表行业和设备故障断领坡内的新技术,其性
和梁单元的刚度矩阵
2、坐标变换阵形成
3,坐标父换阵
能价格比也优于国外进口的同类仪器。
按节点顺序,将其用
4耦合刚阵
该仪器所有的测试数据可由标准打印接口
每个节点的各相应单外点对号人入,元成夜闲与各种针式打印机或喷墨打印机输出,也可用
元在统一坐标下的刚
度元素叠加而成
按结构对总阵载荷阵
电子磁盘内存或软驱外存。同时还配备RS
进行约東及边界处理
232C接口,以便将测试数据输入计算机进行二
②有限元计算模
次分析和处理,更准确可靠地判定旋转机械故
型中板、梁的正交问
总刚阵分解
障的原因、范围、程度及劣化趋势。
题非标准交接,交
对载荷阵分解
该仪器自身固化的专用软件功能除常规的
接处按组合单元处
求解、打印
信号分析软件(如时域波形、自相关与互相关
理,并按小变形情况
倒谱、阶比谱等)外,还包括一些当前的先进
处理。
分析软件(如模糊数学分析、全息谱分析、自
③载荷处理采
动诊断、轴心轨迹提纯等)。加上选件,使用该
用两种方法处理:a?去掉行星轴(减少计算仪器还可对旋转机械进行现场动平衡试验
量),将载荷向侧板简化,可简化为3个力偶M
主要技术数据:MD9500的输入通道数16
及3个力F,使側板翅曲变形,将其载荷作用区
路,信号输入范士2mV~士10V;动态范围
域划分节点?载荷按节点平均分布。b考感>72dB,数据存贮容量>IMB,FT频谱线数
行星轴为梁单元组成,载荷为垂直轴线的横向200、400、800、160,并有四种窗函数可选
载荷,均布于行星轴,可平均在行星轴所刘梁旋转机械上安裝的PCB加速度传感器也可由
单元节点上.,这种计算量较大,但更精确。
该仪器供电,现场测试非常方便。
④支承面处理将支承面划分成矩形及
(四川化エ总厂汪家铭
角形单元组成,用三角形单元过渡其边界曲线。
《机械与电子》1994(6)
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