[发明专利]一种齿轮传动系统动力学分析模块化建模方法

摘要

本发明公开了一种齿轮传动系统动力学分析模块化建模方法，根据齿轮传动系统构型设计方案动力学快速评估需求，把构成齿轮传动系统的零部件进行模块化处理，形成三种具有特定输入输出接口的模块轴模块、齿轮副模块、行星齿轮模块。只需将齿轮传动系统构型方案中传动件连接关系信息、齿轮基本参数和轴结构基本参数作为输入数据，即可快速组装生成齿轮传动系统的总体质量矩阵和总体刚度矩阵，从而建立齿轮传动系统动力学分析模型，可大大地提高齿轮传动系统动力学分析效率。此外，把结构复杂的轴离散为若干轴段生成多个轴单元，可提高动力学计算结果的准确度。

主权项

一种齿轮传动系统动力学分析模块化建模方法，其特征在于，形成具有特定输入输出接口的模块：轴模块、齿轮副模块、行星齿轮模块，具体包括以下步骤：1)将轴划分成若干段的小轴段，每个轴段两端作为节点，轴段看作一个具有轴扭转刚度的弹簧单元，即一个轴单元；2)齿轮在相应安装的轴上生成一个节点，即齿轮节点；3)功率输入或输出中心为相应轴上的一个节点，即功率节点；4)齿轮对简化为两根轴上相应两节点连接的啮合单元，该单元的刚度为啮合刚度，在形成刚度矩阵时需要将啮合刚度转化为角刚度；5)行星齿轮作为一个独立的模块进行处理，太阳轮的齿轮节点与太阳轮安装轴中心位置处的轴段节点进行耦合，即两个节点合并成为一个节点，耦合后节点的转动惯量为原两节点的转动惯量之和；其中，所述轴模块是由若干段轴串联组合而成，每一个轴段的转动惯量与扭转刚度计算公式采用空心圆柱体的转动惯量与扭转刚度计算方法：1)空心圆柱体转动惯量计算公式：式中，D为外径，d为内径，L为轴段的当量长度，ρ为材料密度；2)空心圆柱体扭转刚度计算公式：式中，G为剪切模量，D为外径，d为内径，L为轴段的当量长度，E为弹性模量，μ为泊松比。