使用初始条件分析避免齿轮几何干涉

在进行齿轮建模过程中，要求一对齿轮副的两个齿轮几何体之间不能存在干涉，否则会引起齿轮副啮合不平稳、冲击载荷大等问题，如下图所示。

干涉导致的齿轮啮合力非常大，使齿轮运行不稳定。

为了避免这个问题，在Simpack中进行齿轮建模时一般都需要手工把齿轮几何体的位置确定，使几何体之间不干涉，主要有以下两种方法：

（1）    修改齿轮几何体位置

在齿轮几何体建模属性对话框中，修改Initial gearangle参数的值，实现两个齿轮不干涉。

 

（2）    修改齿轮铰接的初始位置

通过设置齿轮铰接（通常是旋转铰接）的Pos.值，使该齿轮部件旋转一定角度，实现两个齿轮几何体之间不干涉状态。

 

可以看出上述两种方法都需要手工输入精确的角度位置值，如果是直齿轮，肉眼很容易判断还比较容易，对于斜齿轮、锥齿轮等，很难通过肉眼识别来输入准确的数值。

 

为了解决初始条件这类的问题，Simpack 2018x新增加了initial Condition初始条件功能。支持Marker、Connection、Spring/Damper、Gear、Shaft等类型的初始条件分析。 

 对于齿轮模型，要求选择类型是Gear。支持Gear Primitives和Gear Force Element两种输入类型。

按照两种方式，分别输入相应的参数，如下图所示。这两种方式的功能和结果是完全相同的。

  

点击上面对话框中的Apply Initial Condition按钮，或者点击求解器工具栏上的按钮，进行初始条件分析。

 

 

分析结果，原来干涉的齿轮几何体自动调整为不干涉的齿轮几何体状态。

 

通过检查齿轮的铰接发现，分析的原理是系统自动修改了其中一个铰接的初始位置数值。

 

该initial Condition命令也支持其它类型的初始条件分析，如Marker、弹簧阻尼器、连接等，具体请查看帮助文档说明。

注意：Simpack2018版本也有initial Condition功能，但是其不支持齿轮初始条件分析。该版本仅支持Marker和Connection两种建模元件类型的初始条件分析，如下图所示。也就是说，如果想实现齿轮初始条件分析，必须使用Simpack 2018x及以上版本。

作者： 马璐 

来源：MBD之家