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RV蜗轮蜗杆减速机系统平台的构建

Tags: RV蜗轮蜗杆减速机    发布时间: 2011-04-15

   虚拟建模技术包含两方面的内容:一是几何仿真,即机构的几何特性与装配关系的仿真;二是性能仿真,即系统物理性能的仿真。几何仿真是通过虚拟造型技术直观、准确地反映产品的几何特征与装配关系,进而在设计早期就可预测系统干涉、检验装配缺陷,以便顺利进入下一步对机构进行运动学、动力学及静态仿真的物理性能仿真中。物理建模是为几何模型施加切合实际的物理特性,如约束、驱动力、摩擦及刚度柔度等性能参数。合理的几何仿真技术是性能仿真中优化设计的前提与基础。 减速机 RV蜗轮蜗杆减速机
   本课题在CAD/CAE/CAM(Computer Aided Design,Computer Aided Manufacturing)特征造型工具UG(Unigraphics Solutions)和PRO/E(PRo/ENGINEERING)、机械动力学仿真软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)和有限元分析软件ANSYS集成系统的基础上,对新型传动机构RV减速器进行了研究,几个应用软件将形成一体化的建模与仿真分析环境,即在UG或PRO/E中实施几何仿真,在ADAMS与ANSYS中实施物理仿真。

2.1系统环境介绍
2.1.1 UG简介
UG系美国EDS公司发布的、高度集成的CAD/CAEA/CAM/PMD高端产品,它以世界上具领先地位的虚拟实体造型引擎Parasolid为内核,在产品的概念设计、机构分析、有限元分析、详细设计、装配、工程制图以及数据输出等所有领域均有相应的功能模块的支持,尤其在实体造型方面有独特的解决方案,是虚拟制造技术有力的支持工具之一。且在UG中,优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起,这一结合被实践证明是强有力的,并被大多数CAD/CAM软件厂商所采用。

2.1.2 PRO/E简介
pro/engineer系统是美国参数技术公司(parametric technology corporation,简称ptc)的产品。ptc公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械CAD/CAE/CAM的传统观念,这种全新的概念已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械CAD/CAE/CAM产品pro/engineer软件能将设计至生产全过程集成到一起,让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作,即实现所谓的并行工程。
pro/engineer系统主要功能如下:
(l)真正的全相关性,任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方。
(2)具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力。
(3)具有强大的装配功能,能够始终保持设计者的设计意图。
(4)容易使用,可以极大地提高设计效率。
pro/engineer系统用户界面简洁,概念清晰,符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上,具有完整而统一的模型。

2.1.3 ADAMS简介
ADAMS是美国MDI公司(现与MSC公司合并)的拳头产品,由于该软件采用了比较先进的计算方法,大大缩短了计算时间,其精度也有相当的提高,因此被广泛地应月到机械设计的各领域。很多软件开发公司借鉴其设计思想,或直接利用其计算核心,加上适当的前、后处理程序形成了专用软件。
作为数字化功能样机技术的代表,ADAMS的主要功能有:
·丰富的分析功能:系统运动分析、静态分析、准静态分析、动态分析、灵敏度分析等;
·较完善的前后处理功能:简单的建模功能;曲线(频域和时域)、表格、图形(包括动画)的输出;
·可以对直接设计的系统进行预测。如干涉检验,轨迹校核、灵敏度分析等:
·可对已有的系统进行性能评估。诸如振动与噪音的分析等;
·可对原有系统进行改进。如提出最佳的几何结构与装配方案。
·有完善的档案输入输出功能,如*.bin,*.cmd等可存储模型的不同数据,能根据各自的需要灵活选择。

2.1.4 ANSYS简介
ANSYS是一专用的有限元分析工具。目前,有限元求解算法已经比较成熟。因此本技术的应用将有助于对机构的载荷与边界条件作出恰当校核,预测机构在强度与刚度上存在的致命缺陷,更重要的是它能准确分析在不同工况下零部件的振动模态与固有频率,为虚拟样机提供柔性元素,从而提高整个样机的置信度。
ANSYS支持的图形传递标准包括SAT、Parasolid以及STEP,并且与下面的CAD软件有接口:Unigraphics、Pro/ENGINEER、I-Deas、Catia、CADDS、SolidEdge和Solidworks。它所支持的硬件平台包括:Intel PC、SGI、HP、SUN、ALPH、IBM、CRAY等。
ANSYS有如下的技术特点及功能:
·能够实现多物理场(如结构、温度场、流畅、电磁场)之间耦合分析的有限元分析软件。耦合指一耦合单元或物理环境中的分析结果可以作为其它“耦合单元”或“物理环境”的载荷约束,耦合可以是双向的;
·强大的几何非线形、材料非线形及单元非线形分析功能;
·丰富的网络划分工具,支持自由网格、映射网格、智能网格、自适应网格等,以确保单元形态及求解精度;
·灵活、快速的求解器,由稳定可靠的传统波前求解器,也有高速、高精度的PCG求解器,专门用于BLOCKLANCZOS的特征值求解器等。
·完全交互式的前后处理和图形软件,大大减轻了用户创建工程模型、生成有限元模型以及分析和评价计算结果的工作量;

2.2应用软件间接口及选择
一、各工具软件之间的接口(如图2-l所示)
1、ADAMS在与UG的通讯中利用了Parasolid核技术,通讯中零件的几何位置及相互关系保持不变,并且零件的密度、质量、惯量可完整无误地传递。
2、Pro/e与ADAMS之间是通过Mechanism/Pro模块进行通讯的,Mechanism/Pro模块是ADAMS公司为Pro/e软件开发的一个专用模块,用户完成几何模型的建造后可以不用退出Pro/e,直接在改环境下进行简单的系统仿真分析。
3、ANSYS公司新开发的AWE模块可以让UG中完成的几何模型完整无误地传递到产NAYS中(包含装配关系),从而为数据的无缝传递奠定了基础。
4、Pro/e与ANSYSI间可以直接通过ANSYS隔Connection进行通讯。
5、通过ADAMS/Flex接口模块,ADAMS可将载荷工况输入到有限元分析程序ANSYS中,有限元程序的计算数据也可以返回ADAMS建立柔体模型。

二、软件的选择
以上四个软件均是当今比较流行且功能强大的大型CAD/CAE软件,然而考虑到ADAMS的内核就是Parasolid,从UG中导入ADAMS的模型包含了在UG里定义的密度、质量等几何属性,不需作任何变更就可使用;而PRO/E与ADAMS间通过Mechanism/pro模块进行连接时存在较多的问题,经过长时间的摸索才连通,且发现在PRO/E里南非先将各个零件定义为刚体,作为子装配只能定义为一个刚体,可是像RV减速器这样的大模型在装配过程中不可避免地含有子装配并且子装配中的零件间有相对运动,将其定义为一个刚体是错误的,为此,本课题中采用了UG、ADAMS与ANSYS形成的分析平台。

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