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CAD/CAE/CAPP/CAM
现代制造工程（ModemManufacturing Engineering）
两级行星齿轮动力学仿真研究
陈占锋，程刚，陈曦晖，胡晓
（中国矿业大学机电工程学院，徐州221116）
2015年第12期
摘要：根据两级行星齿轮的经典结构，忽略部分细节，在三维软件Pro/Engineer中建立系统的三维实体模型，然后导人 ADAMS软件中建立系统的虑拟样机模型。根据禁兹接触理论进行动力学仿真，验证了系统的传动规律。对系杆角加速度进行时域和频域分析，结果表明系杆角加速度振动频率和该级行星齿轮的啮合频率一致，且存在高频振动。对行星齿轮啮合力进行分析，仿真结果表明啮合力具有明显的周期性，X向力和Y向力有相同的频谱特性和明显的相位差，且啮合力的频域成分中同时存在同级行星齿轮的旋转频率和啮合频率，进而表明，行星齿轮存在较复杂的振动。通过对两级行星齿轮虚拟样机的仿真研究，为其进行强度、刚度和疲劳分析提供依据，也为机械的减震设计和使用提供参考。关键调：两级行星齿轮；合力；赫慈接触理论；动力学仿真
文献标患码：A文章编号：1671—3133(2015)120070—05
中图分类号：TD421：
Researchondynamicssimulationofatwo-stageplanetarygear
Chen Zhanfeng, Cheng Gang,Chen Xihui,Hu Xiao
(College of Mechanical and Electronical Engineering,China University of Mining
and Technology,Xuzhou 221116,Jiangsu,China)
Abstract: Based on the classical structure of two-stage planetary gear,three-dimensional physical model of the system is estab-lished in three-dimensional software Pro/Engineer by ignoring some details, and the virtual model is created after it is imported to ADAMS. Dynamics simulation is carried out based on the Hertz contact theory ,the transmission laws are verified. The time do-main and frequency domain of the tied angular acceleration are analyzed and the results show that the tied angular acceleration frequency is consistent with the same stage planetary gear meshing frequency and there is a high frequency vibration in the plane tary gear. The meshing foree of the planetary gear is analyzed and simulated, and the results show that the meshing force has obvi-ous periodicity. The meshing forces of X direction and Y direction have the same frequency characteristic and a significant phase difference of 90° and there are the rotational frequency and meshing frequency in the frequency spectra of contact force, which in dicate that there is a large vibration and noise in planetary gear. We can get some guidance to develop the dynamics feature through the study of virtual prototype simulation of two-stage planetary gears.
Key words : two-stage planetary gear;meshing force; Hertz contact theory ; dynamics simulation
引言
电牵引采煤机是煤矿综采工作面主要机械设备，
其传动结构一般为多级直齿传动和二级行星齿轮传动，其二级行星齿轮机构直接承受截割煤岩的冲击载荷，极易发生故障，是采煤机摇臂传动系统中最重要的部件。
虽然与普通齿轮相比，行星齿轮具有传动比大、体积小和传动平稳等一系列优点，但其结构复杂，轮
齿在啮合过程中又存在内部激励，易产生较大振动，使常用的基于静态设计方法遇到较多的问题。目前的研究虽已针对行星齿轮建立了理论模型并进行动态性能分析[12]，但主要针对非线性振动，并没有过多涉及啮合力的变化规律。目前还不能准确地测出行星齿轮的动态啮合力，但虚拟样机技术的发展，为之开辟了另一条途径。虚拟样机能够较全面地反映物理样机的性能，是一种简单可靠有效的分析系统动力学特性的方法，它能够在不进行实验的情况下，模拟
，国家高技术研究发展计划(863计刘)基金项目(2012AA06.A406）；江苏省自然科学基金项目（BK20141128） 70
万方数据