行星差动轮系三维建模与运动仿真设计

行星差动轮系三维建模与运动仿真设计

本课题研究的主要内容及方法：

行星差动轮系具有结构紧凑、传动比大、受力状况良好、行星轮的轴线不固定等特点, 可以用于速度合成和分解，或用于变速传动，广泛应用于工业生产生活中。通过输入端所提供的不同速度的组合，在其输出端亦产生不同的输出。而通过通常的力学计算，得出的结果既不够直观，又没有连续性，而且其计算量亦比较大。应用计算机软件可以对齿轮的进行三维建模和模拟装配，并通过设置不同的约束（速度）输入仿真出相应的输出，其结果直观动态，而且充分利用计算机的运算能力。在本次课题中，所采用的计算机辅助软件为UG，版本为NX10.0。

本课题所需要解决的问题：

1齿轮的三维建模：齿轮的三维建模需要对齿轮的许多参数有很深的理解，对各个参数代表的含义都要了解。能熟练使用UG的齿轮建模功能。

2行星差动轮系的设计：行星差动轮系设计必须满足一定的条件，各齿轮齿数和行星轮数目必须满足一些条件，才能装配起来正常运转并实现预定的传动比。1）传动比条件，必须能实现给定传动比：2)同心条件，行星差动轮系的两组传动的中心距必须相等：3）装配条件，均匀安装就要求两个太阳轮齿数之和能被行星轮个数整除：4）邻接条件，保证相邻两行星轮不干涉。

3行星差动轮系的装配约束：将齿轮按合理的装配约束装配起来，而没有过约束或者约束不足，不产生干涉。

4行星差动轮系的运动仿真;能熟练的知道如何运用UG中的运动仿真，对运动仿真中的连杆、运动副传动副都要掌握，设定合理的驱动，做好仿真中各连杆间的处理，做出符合客观规律的仿真。运动过程中不发生干涉，不发生违背常理的运动。

预期结果及其意义：

预期结果;

1.通过仿真，对主动轮输入不同的速度，从动轮输出相应的速度。

2.能熟练掌握计算机辅助设计的仿真。

3.可以提供一些参考数据给某些机构的设计与研究。

意义：

通过对行星差动轮系的三维建模与运动仿真，对行星差动轮系有更深入的理解，加深对UG的建模与仿真应用。通过使用UG后，将会认识到计算机辅助设计的强大的仿真模拟能力，UG能设定模拟现实中的一些条件，然后进行大量的计算，然后得出合理的结果，提供给实际生产强有力的实验数据，可以节省许多的时间与金钱，有效缩短产品的设计周期与设计成本。

第一章绪论 6

1.1课题研究的目的和意义 6

1.2国内外研究现状 6

1.3 本课题主要研究工作 7

第二章行星差动轮系与运动仿真简介 9

2.1 行星差动轮系 9

2.1.1齿轮介绍 9

2.1.2行星差动轮系的组成 9

2.1.3行星差动轮系的应用方向 11

2.2运动仿真 11

2.2.1运动仿真技术的简介 11

2.2.2仿真技术优势 11

第三章基于UG的行星差动轮系三维建模 14

3.1 行星差动轮系参数化建模 14

3.1.1渐开线形成过程 14

3.1.2齿轮参数化建模 15

3.2齿轮模块建模与装配 22

第四章行星差动轮系的运动仿真 28

4.1行星差动轮系求解 28

4.2多级串行模拟 40

结论 42

总结 43

致谢 44

参考文献： 45

结论

由上面的仿真数据我们可以发现，齿圈与系杆作为运动的输入件太阳轮作为输出件时，当行星差动轮系的齿圈的运动输入恒定时，输出件太阳轮的速度与输入件齿圈的速度正相关。.通过调节两个输入件齿圈与系杆的转速可以改变输出件太阳轮的转动大小和方向，在合适的速度时，太阳轮的速度可以保持静止。行星差动轮系的转速的传动与行星差动轮系中行星轮的个数没有关系。行星差动轮系所传递的角速度与模数无关，与齿轮之间的齿数比有关。

通过运动仿真我们可以很轻松直观地看出行星差动轮系的运动变化的过程，再加以图表的分析，就可以去深入研究其中的运动规律。运动仿真与传统的研究方法比，要轻松得多，省去了许多的精力与时间。

总结

本次论文主要研究了行星差动轮系的运动规律，我们知道齿轮机构在现代的机械领域内被使用得十分频繁，各种机床，再到各种手表减速器，原因就在于其具有平稳而又准确的传动、高机械效率、长使用寿命、高安全可靠性等等一系列的优点。而实际应用中一般为达到某些要求会使用多个齿轮按照一定方式组合的齿轮系统来传动，这就是轮系。而有时为了更进一步地使机构更为紧凑并获得较大的传递功率进行合成或分解运动等要求则要采用行星差动轮系。
因为其具有较小的体积且结构紧密能够实现大传动比、承载力的能力强、传递功率大等特点，行星差动轮系的选用解决了许多工业领域的问题，改进了许多机械结构。行星差动轮系运用广泛，涵盖了许多领域。
但行星差动轮系的运动是复杂的，为了对其进行研究，本次论文研究中，使用到了许多的思考与研究的方法，控制变量，大胆的猜测，严谨的验证，对数据进行归纳总结等等，通过这些方法的使用，我们可以发现许多的东西。这些方法的渐渐熟练的使用，也使我不知不觉中将这些方法用到别的地方去，使得我看待事物的角度更加深入透彻。
当然，由于本文作者的水平不高，其中不免有许多运用的方法，或者是对事情的逻辑判断会有许多不太合理，或是运用不当错误，这也是在所难免的。
本文对行星差动轮系的研究可以说还很粗糙，研究的还只是一些比较浅显表层的东西，还有许多更深层次的问题以及更细致的东西需要去研究。鉴于作者的水平与时间，知识等等各方面因素的限制，暂时只研究到这一小步了。

参考文献：

[1] 马履中.机械原理与设计（上册） [M].北京:机械工业出版社，2009.1（2014.1重印）

[2]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学（Ⅰ）第七版[M].高等教育出版社，2009.7（2013.5重印）

[3]马文蔚,周雨青.物理学教程（第二版）上册[M].高等教育出版社，2006.11（2012.11重印）

[4] 李特文著,卢贤占译,齿轮啮合原理[M].上海:上海科学技术出版社，1984

[5] 唐家鹏精通UGNX7.0中文版模具设计[M].北京：科学出版社2011.6

[6] 张兰英，虚拟装配设计系统的研究[J].机械设计与制造，Aug.2002。

[7] 机械传动装置设计手册下册[M]．北京：机械工业出版社，1998．12

[8] 马从谦,陈自修等. 渐开线行星齿轮传动设计[M]. 机械工业出版社,1987

[9] 韩翔.基于UG的2K-H行星减速器计算机辅助设计[D].硕士论文,西南交通大学，2004

[10] 饶振纲. 行星传动机构设计[M]. 北京：国防工业出版社，1980：3～11

[11] 吴赓.驱动螺杆泵的封闭式功率分流行星减速器设计研究[D].硕士论文,福建：福州大学,2004

[12] 齿轮手册委员会，齿轮手册（上）[M].机械工业出版社，1995

[13] 吴鲁纪.GS系列高速渐开线圆柱齿轮传动CAD[D].硕士论文,郑州机械研究所,2003

[14] 曹岩,赵汝嘉.solidwords2003精通篇[M].机械工业出版社，2004

[15] Rakhit, A.K. Effect of index variation form of an epicyclic gear reducer teeth on turbo-generator set vibrations[C]. Proceedings of the 1992 International Power Transmission and Gearing Conference， Sep 13-16 1992, Scottsdale, AZ, USA

[16] 陈明.机械原理[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998

[17] 杜秀菊.柱销环行星传动的研究[D].硕士论文,燕山大学，2001

[18] 韩翔.基于UG的2K-H行星减速器计算机辅助设计[D].硕士论文,西南交通大学，2004

[19] 吴勤保.双摆线刚球减速器的设计及起CAD[D].硕士论文,陕西科技学，2003

[20] 王亚锋.可控制起动行星齿轮减速装置的研究[D].硕士论文,陕西科技大学，2003

[21] 鲍君华,何卫东,李力行. 环板式针摆行星减速器箱体的有限元分析[J].大连铁道学院学报,2005年01期

[22]邱宣怀.机械设计(第四版)[M].北京：高等教育出版社,1998

[23]王之烁.机械设计综合课程设计[M].北京：高等教育出版社,2003

[24]温诗铸，黎明.机械学发展战略研究[M].北京清华大学出版社,2003

[25]唐金松.机械设计[M].上海上海科学技术出版社,1984