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每日一练!从此拥有Adams机械齿轮传动建模秘密武器

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3月前浏览3359


导读:“齿轮生成器”这个小工具相信大家都不陌生,这个工具可以帮助用户快速生成复杂齿轮,仅需要输入定义齿轮的相关参数即可,带来了极大的便利。通常情况下,我们会在三维建模软件中生成齿轮,导入Adams中进行仿真,但是Adams也拥有自己的“齿轮生成器”Machinery模块,甚至会在工具栏中将齿轮的仿真模型自动化搭好,更进一步带来便利。
本文主要介绍了汽车差速器的工作原理,并介绍了Adams Machinery齿轮定义的相关参数含义及使用方法,最后拿出优化建模的秘密武器,帮助大家更进一步提升Adams建模技巧,汽车差速器建模方法视频讲解可以查看我的课程Adams/Machinery机械传动全系列18讲中的第10期进行免费学习  

一、汽车差速器工作原理

汽车差速器可以使左右驱动轮实现以不同转速转动的机构。
 
当直线行驶时,传动轴传来的动力通过主动齿轮传递到环齿轮上,环齿轮带动行星齿轮轴一起旋转,同时带动侧齿轮转动,从而推进驱动轮前进。当车辆直线行驶时,左右两个轮受到的阻力一样,行星齿轮不自转,仅做公转运动,把动力平均传递到两个半轴上,此时左右两个车轮的转速一样。  
当转弯行驶时,外侧车轮需要更大的弧度,因此转速更快。内侧车轮转速较慢。差速器允许外侧齿轮转的更快,同时内侧齿轮通过行星齿轮与之同步。
左右两车轮受到的阻力不一样,行星齿轮会绕着半轴转动并同时自传,从而吸收阻力差,使车轮能够以不同的速度旋转,保证汽车顺利过弯。
 

主要作用:调整左右轮的转速差,使车轮在转弯时能够以不同的速度滚动,保证两侧驱动车轮做纯滚动运动,以减少轮胎的磨损,提高行驶稳定性和安全性。

差速器的存在对汽车的正常行驶和转弯至关重要,如果没有差速器,两个驱动轮就必须要以相同的速度旋转,这就导致汽车转弯困难,甚至可能出现轮胎打滑和磨损加剧的情况。

二、Machinery模块简介

Adams Machinery是Adams View环境中的全新产品,它是一个完整的集成组件,包含多个建模模块,这些模块专为机械系统设计提供便利,提高了模型创建的效率和针对性。
Adams Machinery通过自动化流程引导用户进行预处理,包括几何建模、子系统连接以及其它类似步骤,使用该模块可以简化用户在设计初期的工作流程,提高工作效率并减少了手动建模。Adams Machinery还可以帮助用户进行后处理分析,输出相应的机械受力、位移等情况。Machinery具有良好的交互式界面,可以帮助用户直观了解模型组件并进行编辑、修改,从而来调整模型的详细程度或进行精度级别的选择。

三、差速器模型搭建

1、在Adams view模块的工具栏中找到Machinery。
 
2、从Gear工具包中点击Create Gear Pair创建齿轮对。
3、创建行星齿轮对
(1)Gear Type类型选择Bevel,圆锥齿轮,点击Next进行下一页的操作。

(2)选择齿轮对之间接触的计算方式,此处选择3D Contact,点击Next进行下一步操作。  
 
3)第三页是关于齿轮参数的详细设置,用户可以根据自己的齿轮模型进行相关参数自定义。对于行星齿轮来说,定义压力角(Pressure Angle)为20圆锥齿轮中点位置(Center Location)为全局坐标系原点,互相啮合的齿轮轴线(Axis of Rotation)分别为全局坐标系X轴和全局坐标系Y轴,齿轮对的齿数(Teeth)均为18面宽(Face Width)为25.4背锥距(Back cone distance)为0螺旋角(Pitch Angle)为45节圆顶点(Pitch Apex)为0,表示圆锥齿轮距离中心点无位移,中间孔(Bore Radius)为0,此参数代表了齿轮中间圆柱孔的半径,用户可以根据需求进行自定义,中间面螺旋角(Mean Spiral Angle)为0,中间面无旋转角度。其余参数均默认。  
 
4)第四页是关于齿轮材料及接触参数的设置,用户可根据需要进行自定义设置。  
 
(5)第五页是关于齿轮对的运动副设置,此处可以直接进行齿轮运动副的设置,不用在单独进行运动副设置,为用户建模带来极大便利。

(6)在第六页中直接点击Finish即可完成圆锥齿轮对建模。  
 
4、创建其余三组行星齿轮对  

对于中间的四个行星齿轮,每两个齿轮之间均需要创建齿轮对,在齿轮建模时,可以选择现有齿轮或上一步创建完成的齿轮进行建模。两两之间需要额外搭建齿轮对以进行齿轮间的接触行为生效。

5、创建侧齿轮及环齿轮对

(1)侧齿轮及环齿轮对同样需要搭建圆锥齿轮模型,在齿轮类型中选择Bevel及3D Contact。
(2)侧齿轮的中心位置需要挪到0,100,0的位置,在Center Location中,除了可以直接输入坐标位置以外,还可以选择相关的Marker点。

(3)环齿轮的齿数设置为60,侧齿轮的齿数设置为14,面宽均为40。  
(4)其余参数与行星齿轮参数类似,用户可以根据自己模型进行自定义参数值。
(5)设置齿轮材料参数及运动副设置,点击Finish完成建模。

四、无质量小球简化模型

通常在仿真工程师的眼里,没有支架,没有连接器,只有一对又一对的圆锥齿轮。当然,为了建模方便,减少对结果无影响的零部件,我们可以采取更为有效的简化方式—“无质量小球法”来进行建模。
无质量小球是指将零部件的运动关系通过中间商“无质量小球”来进行传递,并把小球的质量设置为0,在既不影响仿真结果的情况下,将模型的运动关系实现出来,并有效简化模型,减少不必要的建模过程,是一种较为好用的手段。
当然,如果你为了模型的美观或其它因素,也可以将连接件的结构进行细化。下面我们来介绍一下无质量小球的搭建方法。
1、创建小球part
使用Adams自带的建模模块创建小球。选择小球几何,半径可以任意设置,这里设置为2mm小球。这里共创建四个小球,分别在上下两个行星轮上,以及相对应的大圆锥齿轮上,位置无精确要求,只需位置相对应即可。
 
2、创建小球运动副
将创建好的小球与大圆锥齿轮进行固定副约束,重新点开行星齿轮的设置,在运动副一列中将行星齿轮与小球建立旋转副。
3、连接器模拟
将行星齿轮上的小球与大圆锥齿轮上的小球进行固定副约束,模拟连接器,这样大圆锥齿轮转动时就可以带动行星齿轮进行运动了。

小结:巧用无质量小球进行运动连接,可以给仿真带来很大的帮助,提高建模速度,减少不必要的结构特征,是笔者较为喜欢的方法,推荐给大家,除了在这个模型中应用以外,还可以用到自己平常的建模中,快来试一试吧。

五、施加运动驱动

分别给小圆锥齿轮(传动轴)施加驱动,模拟汽车直线行驶状态;给其中一个行星齿轮施加驱动,模拟汽车转弯状态;最后,给两个行星齿轮均施加驱动,观察差速器运动状态。

小结:本文简单介绍了汽车差速器的工作原理,并用Adams Machinery圆锥齿轮模块进行建模,搭建汽车差速器模型,Machinery模块可以帮助用户快速生成齿轮模型,省去大量建模过程,最后推荐介绍了笔者常用的无质量小球建模方法,提供了建模新思路,相信大家已经可以轻松使用Machinery模块了  
本文的模型已收录到仿真秀学习资料包,大家通过可以仿真秀app本公 众号菜单资料库下载即可。当然也可以在文章末尾点赞或在看,分享到朋友圈截图发到仿真秀app本公众 号对话框,我会在24小时内手动发给你哦。资料如下图:
 
 
注意:汽车差速器建模视频讲解可查看我的课程Adams/Machinery机械传动全系列18讲中的第10期进行免费学习,以下是我课程大纲(已完结)  

Adams/Machinery机械传动全系列18讲


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2、适合谁看
 

(1)机械、车辆、航天航空等专业的机械类学生

(2)从事机械结构设计及仿真的工程师

(3)使用Adams的高校学生或专业人员

(4)欲使用Adams/Machinery提高建模效率的人员  
(完)  


来源:仿真秀App
ACTAdams后处理分析航空航天汽车电子理论电机材料传动APEX
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-08-19
最近编辑:3月前
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