基于SolidWorks行星齿轮机构的运动仿真

来源：竞彩官网今日推荐一注    发布时间：2025-03-25 21:05:13

  以拉伸、旋转、放样、扫描等方式生成三维实体，并通过圆角、抽壳、倒角、变形、分割等操作对生成的实体来加工。它模拟了现实的机械加工方式，使用户在设计制造零件、装配体或产品时，更加直观。

  SolidWorks提供了完善的产品级的装配功能，以便创建和记录特定的装配体设计过程。同时还支持大型装配体模式，拥有干涉检查、产品的简单运动仿真、编辑零件装配体透明度等功能。

  SolidWorks提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。通过对特征和草图的动态修改，用拖拽的方式实现实时的设计修改。

  三维草图功能位扫描、放样生成三维草图路径，或为管道、电缆、线和管线生成路径。加快特征树回退、提高特征编辑功能，快速建模的菜单结构大幅度的提升建模速度。

  曲面设计功能对三维实体造型系统特别的重要,SolidWorks提供了众多的曲面创建和修改工具,而且是完全参数化的,设计者借助这些工具可快捷、方便地设计出具有任意复杂外形的产品。

  SolidWorks提供了动画功能,利用Animator插件用户能把屏幕上的三维模型以及操作的流程记录下来，生成脱离软件环境并可直接在Windows平台下运动的动画文件。利用这些文件用户可制作产品的多媒体文件，以供设计评审、产品宣传、用户之间交流、技术协调之用。利用Animator插件还可以生成产品的装配、爆炸、运动过程的动画文件，同时也可生成各个过程的组合的动画文件。

  行星齿轮机构有很多类型，最简单的行星齿轮机构是由一个太阳轮、一个齿圈、一个行星架和支承在行星架上的几个行星齿轮组成的，称为一个行星排，其中太阳轮、齿圈、行星架称为行星排的三个基本元件。

  按照齿轮的啮合方法不一样，行星齿轮机构可大致分为外啮合式和内啮合式两种。外啮合式行星齿轮机构体积大，传动效率低，所以在汽车上已被淘汰；而内啮合式行星齿轮机构结构紧密相连，传动效率高，因而在自动变速器中被广泛应用。

  在SolidWorks中，钣金设计的方式与方法与零件设计完全一样，用户界面和环境也相同，而且还可以在装配环境下进行关联设计，自动添加与其他相关零部件的关联关系，修改其中一个钣金零件的尺寸，其他与之相关的钣金零件或其他零件会自动进行修改。

  SolidWorks提供了直接绘制三维草图的功能,在友好的用户界面下,像绘制线架图一样,可以在空间直Βιβλιοθήκη Baidu绘制草图,因而能够直接进行布线、管线及管道系统的设计。这一功能在主流实体造型软件中时独一无二的，而且是作为SolidWorks的内置功能。

  SolidWorks提供了产品的渲染功能,在PhotoWorks插件中包含有材质库、光源库、背景库，用户都能够在产品设计完成但还没有加工出来的情况下，生成产品的宣传图片，并输出JPG、GIF、BMP、TIFF等格式的图片文件。用户都能够通过调整软件环境下的光源、背景和产品的材质，并在产品的一些面上进行贴图操作，来生成专业级的产品图片。

  按照齿轮的排数不同，行星齿轮机构可大致分为单排和多排两种。多排行星齿轮机构是由几个单排行星齿轮机构组成的。汽车自动变速器中，行星排的多少因档位数的多少而不同，一般的三档位有2个行星排，四档位有3个行星排，通常使用的是2个或2个单排行星的齿轮机构组成的多排行星齿轮机构。

  零件建模时提供自动尺寸标注、草图共享、草图着色、套合样条曲线、可扩展的设计、分离的实体设计、轮廓与区域、本地化的操作、布尔运算、特征范围、插入零件。

  利用共享的布局草图和多样的多体结构，SolidWorks为用户设计过程中提供了最大的灵活性。SolidWorks目前是世界上唯一一家能够在特征层面上对多体结构可以进行控制的软件。利用引导线、填充孔和拖动控标（以便与控制相切），能够正常的使用放样和扫描生成复杂的曲面。可以方便地对曲面进行剪裁、扩展、嵌缝，还可以将曲面缝合到一起。可以缩放和排列曲面。能转换、旋转、复制和镜像曲面以便于执行操作。同时，SolidWorks提供了按比例缩放曲面、阵列曲面、解除剪裁曲面、改良曲面填充、偏差分析等功能。

  行星齿轮传动，属于现代的先进物理运动。共有三种类型：渐开线行星齿轮传动、摆线针轮行星传动和谐波齿轮传动。世界上一些先进的工业化国家，如德国、日本、美国等，在行星齿轮传动的研究、生产制造和应用等方面均处于领先水平。在过去，机械的大变速传动比主要是通过多级传动机构变速来实现的。在精密的变速机构中，主要是采用多级齿轮变速。这样所需要的齿轮就愈多、啮合的级数多，传动链长，变速箱的体积大。传统的变速箱效率低、耗材料。行星齿轮传动的特点是高速、大功率，也能轻松实现低速、大轴距。还能轻松实现分流传动、低应力啮合、工作平衡、高可靠性、同轴传动、多数行星齿轮机构的效率较高。现在，行星齿轮传动已达到了较高的水平，圆周速度搞到150˜200m/s,传递的功率高达73.55KW，效率高达98%。

  行星齿轮机构有许多类型，其中最简单的行星齿轮机构是由1个太阳轮、1个齿圈、1个行星架和支承在行星架上的几个行星齿轮组成的，称为1个行星排。在行星排中，具有固定轴线的太阳轮、齿圈和行星架称为行星排的3个基本元件。本文介绍了如何利用SolidWorks建模功能对各零件进行建模；然后利用SolidWorks的装配模块，通过定义“驱动”，完成了行星齿轮机构的运动仿真，为设计者提供直观的设计检验。

  按照太阳轮和齿圈之间的行星齿轮组数的不同，行星齿轮机构可以分单行星齿轮式和双行星齿轮式两种。

  双行星齿轮机构在太阳轮和齿圈之间有两组互相啮合的行星齿轮，其外面一组行星齿轮和齿圈啮合，里面一组行星齿轮和太阳轮啮合。它与单行星齿轮机构在其它条件相同的情况下相比，齿圈能够获得反向传动。

  用行星齿轮机构作为变速机构，由于有多个行星齿轮同时传递动力，而且常采用内啮合式，充分的利用了齿圈中部的空间，所以与普通的齿轮变速机构相比，在传递同样功率的条件下，可以大幅度减小变速机构的尺寸和重量，并能轻松实现同向、同轴减速传动；另外，由于采用内啮合传动，动力不间断，加速性好，工作也可靠。

  本文通过调研行星齿轮机构的发展状况和机械结构的现代设计方法，确定以行星齿轮机构为主要研究对象，然后以某型直升机主减速器内的行星齿轮机构为参考，分析各个零件之间的连接状态，利用SolidWork建立其三维实体模型和虚拟样机，并进行仿真分析，从而为其结构动态优化设计提供参考。

  Solidworks是一套机械设计自动化软件，采用用户熟悉的Windows图形用户界面。使用这套简单易学的工具，机械设计师能快速地按照其设计思想绘制草图，尝试运用各种特征与不一样的尺寸制作模型和详细工程图。SolidWorks具有以下基本功能：

  SolidWorks完全采用了微软Windows的标准技术，如标准菜单、工具条、组件技术、结构化存取、内嵌VB（VBA）以及拖放技术等。设计者在进行三维产品设计的过程中科自始至终享受Windows系统所带来的便捷与优势。

  SolidWorks的零件建模过程，实际就是构建许多个简单的特征，他们之间互相叠加、切割或者相交的过程。根据特征的创建，一个零件的建模过程可以分成如下几个步骤来完成。

  SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，以其功能强大，简单易操作，易学易用的特点，在机械设计及模具设计行业广泛地应用。行星齿轮传动具有传动比范围大、结构紧密相连、体积和质量小、效率普遍较高、噪音低以及运转平稳等优点，被大范围的应用于起重、矿山、工程机械、船舶、航空、以及国防工业等部门作为减速、变速、或增速齿轮传动装置。但也有结构较为复杂、精度要求高的缺点，给设计带来一定困难。SolidWords提供了强大的运动仿真功能，可以非常直观地对行星齿轮传动进行运动仿真及运动分析。行星齿轮传动在我国已有了许多年的发展史，很早就有了运用。然而，自20世纪60年代以来，我国才开始对行星齿轮传动进行了较深入、系统的研究和试制工作。无论是在设计理论方面，还是在试制和应用实践方面，均取得了较大的成就，并获得了许多的研究成果。近20年来，尤其是我国改革开放以来，随着我们国家科学技术水平的进步和发展，我国已从世界上许多工业发达的国家引进了大量先进的机械设备和技术，经过我国机械技术人员不断积极地吸收和消化，与时俱进，开拓创新地努力奋进，使我国的行星齿轮传动技术有了迅速的发展。

  为了满足慢慢的变多的消费产品曲面设计的需求，SolidWorks在曲面建模方面增加了许多新功能，其中新增的变形特征功能能够使模型做到点到点或曲线

  SolidWorks软件有零件、装配体、工程图三个主要模块，和其他三维CAD一样，都是利用三维的设计方法，就是建立三维模型。新产品在研制和开发的过程中，要经历三个阶段，及方案设计阶段、详细设计阶段 、工程设计阶段。

  SolidWorks可以允许二维工程图暂时与三维模型脱离关系,所有标准可以在没有三维模型的状态下添加,同时用户又可随时将二维工程图与三维模型同步,从而大大加速工程图的生成过程。

  SolidWorks具有强大的钣金设计功能，任意复杂的钣金成型特征均可在一拖一放中完成；钣金件的展开件也会自动生成，能制作企业内部的钣金特征库、钣金零件库。