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行星齿轮传动具有结构紧凑、传动效率高和便于动力的合成等优点,在工业部门有着广泛的应用。随着机械工业朝着多能域耦合、复杂性方向发展,单一地运用机械方法已经很难系统性地解决问题。本文基于相似性理论,建立了与机械系统相似的电网络模型,运用电路模拟仿真软件对该模型进行了分析,验证了该方法的可行性和正确性,为行星齿轮机构动态特性的研究提供了一种新的方法。本文的主要研究内容如下:
(1)分别介绍了行星齿轮机构的特点、应用和发展现状,针对相似理论的提出、应用和发展进行了阐述,论述了机械系统和电系统存在着相似性,指出了用电系统来解决机械系统问题有着较为突出的优势。
(2)对单排行星齿轮机构中各构件的传动比关系、力学模型的建立、功率关系、效率公式的推导和计算方面进行了分析计算。通过算例,对不同参考文献中的效率计算公式进行对比讨论,说明了推导的效率公式是正确的。
(3)分别在五种驱动模式下对双排行星齿轮机构中各构件的运动关系、转矩关系和功率关系进行了分析。运用Pro/E三维实体建模软件建立了双排行星齿轮机构模型,并运用有限元软件对机构中的关键构件进行了力学分析。对双排行星齿轮机构进行了虚拟样机分析。
(4)根据机电模拟理论,对具有功率分汇流的双排行星齿轮机构的相似电网络模型进行了瞬态分析,说明了该模拟电路的瞬态分析结果能够描述双排行星齿轮机构的动态特性。分别对辛普森行星齿轮变速器五个挡位进行电路模拟仿真,将分析结果与基于虚拟样机技术对五个挡位的动力学分析结果进行了对比,验证了电路模拟行星齿轮传动的可行性和正确性。
(5)基于上述的分析方法,对辛普森变速器换挡过程进行了电网络模拟仿真,研究了行星齿轮变速器换挡过程的动态特性。
通过对行星齿轮机构进行的电路模拟仿真分析,为行星齿轮机构的设计和动力学分析提供了有价值的参考。