本篇文章篇幅較長，主要對基于工程實際項目中涉及的雙輸入蝸輪蝸桿減速器系統(tǒng)進行仿真評估，主要包括：有限元相關(guān)理論推導(dǎo)、工程應(yīng)用、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、剛?cè)狁詈稀VH、疲勞分析、誤差分析&控制等方面的系統(tǒng)講解CAE仿真思路

目前，隨著對產(chǎn)品性能的要求越來越多，精度要求越來越高；對于一個工業(yè)產(chǎn)品的某一方面的性能分析已經(jīng)很難滿足甲方或者實際工作的需要。就像產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能一般包括：強度、振動、疲勞、碰撞、沖擊、材料、優(yōu)化七個方面，針對蝸輪蝸桿減速器仿真一般需要進行強度、振動、疲勞、散熱分析等。

強度分析

強度分析一般指靜強度分析，常研究結(jié)構(gòu)在常溫條件下承受載荷的能力。靜強度除研究承載能力外，還包括結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力（剛度）和結(jié)構(gòu)在載荷作用下的響應(yīng)（應(yīng)力分布、變形形狀、屈曲模態(tài)等）特性。強度分析是設(shè)計工作的先決條件，

比如橋梁、車身、家電產(chǎn)品、大型桁架結(jié)構(gòu)等

對于蝸輪蝸桿減速器的強度分析包括：各個零部件強度校核、整個裝配體的剛度與強度檢驗。對于簡單的零部件或許可以借助相關(guān)理論公式進行推算，

比如轉(zhuǎn)軸可以采用材料力學(xué)相關(guān)公式計算彎曲強度、扭轉(zhuǎn)強度以及剪切強度等，

但涉及到復(fù)雜的裝配體的強度，

比如軸承系統(tǒng)、齒輪系統(tǒng)采用理論計算需要花費大量時間，

此時就可以借助ANSYS軟件進行輔助計算，

從而查看減速器在恒定載荷下應(yīng)力和變形的分布，

在此基礎(chǔ)上做出相關(guān)調(diào)整，保證減速器結(jié)構(gòu)的可靠性。

結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析

結(jié)構(gòu)動力學(xué)是研究結(jié)構(gòu)的動力特性及動載荷作用下動力反應(yīng)的分析原理和方法，

目的是確認結(jié)構(gòu)的動力特性及其在動載荷作用下的結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)等。結(jié)構(gòu)動力學(xué)也是我們實際分析中很常見的分析形式，比如橋梁振動、汽車碰撞、機床運行、發(fā)動機運行等等。

?蝸輪蝸桿減速器在運行過程中，不僅會承受齒輪嚙合和軸承運行過程中帶來的振動，還會受到軸系不平衡度和外界因素的影響，一旦產(chǎn)生振動，會導(dǎo)致整個機器振動，嚴重時甚至直接導(dǎo)致零部件的破壞失效，從而導(dǎo)致整個機器不能運行。

一般情況下，可以根據(jù)載荷形式來區(qū)分振動，確定載荷可以進行瞬態(tài)、諧響應(yīng)、響應(yīng)譜等分析。不確定載荷可以進行隨機振動分析。蝸輪蝸桿減速器是在確定載荷下進行工作的，

所以我們對其進行振動分析時，

采用瞬態(tài)動力學(xué)求解時程振動，或者諧響應(yīng)分析求解振動響應(yīng)，

快速得到整個減速器的振動，從而做出最合理的處理措施。

疲勞分析

疲勞失效是機械失效的主要失效方式，是指材料在低于正常強度情況下的往復(fù)交替和周期循環(huán)應(yīng)力下，產(chǎn)生逐漸擴展的脆性裂紋，導(dǎo)致最終斷裂的傾向。一般根據(jù)失效循環(huán)周期次數(shù)可以分為高周疲勞和低周疲勞，而低周疲勞又稱之為應(yīng)變疲勞，高周疲勞又稱為應(yīng)力疲勞。比如螺栓疲勞失效斷裂，曲軸失效斷裂等。

對于蝸輪蝸桿減速器而言，一般不會發(fā)生應(yīng)變疲勞，所以我們一般都是去進行高周疲勞分析。考察整個減速器，容易產(chǎn)生疲勞失效的零部件，主要包括蝸輪蝸桿、錐齒輪組以及軸承，因此對于這些關(guān)鍵部件，都需要進行疲勞分析，保證減速器的運行壽命

熱分析

在CAE領(lǐng)域?qū)岬姆治鲋饕ǎ?）穩(wěn)態(tài)熱分析和瞬態(tài)熱分析，用以觀察結(jié)構(gòu)的溫度或熱量的分布；2）熱-結(jié)構(gòu)耦合：間接耦合和直接耦合，觀察結(jié)構(gòu)受熱后的應(yīng)力變化狀態(tài)；比如說高爐、電子元器件、制動器等等。

蝸輪蝸桿減速器有著很好的減速比和穩(wěn)定性，但運行過程中也有著比較嚴重的生熱問題，因此，蝸輪蝸桿減速器的散熱研究也是備受關(guān)注的，我們可以采用ANSYS進行直接耦合來進行減速器的摩擦生熱分析，研究冷卻方式，以保證部件的使用壽命。

剛?cè)狁詈?/strong>

對于大型復(fù)雜裝配體，如果采用全柔性體計算，一方面導(dǎo)致計算時間大大增加，另一方面也會導(dǎo)致計算誤差，影響計算結(jié)果的可靠性，比如移動抓取機器人進行機械臂以及運行軌跡的分析時，最佳的方法是將車身等位置進行剛性化，機械臂設(shè)置為柔性體。因此在一些復(fù)雜裝配體當(dāng)中，非關(guān)鍵位置一般會考慮更改為剛性體，采用剛?cè)狁詈?/strong>分析。針對蝸輪蝸桿減速器，我們本次主要考量內(nèi)部傳動零部件的性能，因此我們可以將箱體進行剛體化處理，主要考量蝸輪、蝸桿、錐齒以及軸承的結(jié)構(gòu)分析。

如果大家想要系統(tǒng)的掌握

工程實際項目中涉及的

雙輸入蝸輪蝸桿減速器系統(tǒng)仿真評估

建議大家拿出6-8小時的時間

參加一次樂仿校長-簡單的系統(tǒng)提升訓(xùn)練營

核心知識點

有限元相關(guān)理論推導(dǎo)、工程應(yīng)用、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、剛?cè)狁詈稀VH、疲勞分析、誤差分析&控制

課?程?目?錄

開課時間

2020年12月19日(周六) 晚7:00~10:00

2020年12月20日(周日) 晚7:00~10:00

訓(xùn)練營課程安排

訓(xùn)練營第一天

1、蝸輪蝸桿減速器工作原理介紹

2、實際項目評估流程的學(xué)與思

3、減速器模型的簡化

4、產(chǎn)品性能評估系統(tǒng)的評估方案與解決方案的區(qū)別

5、產(chǎn)品性能評估項指標

6、Revolute和Fixed的施加方法及原理

7、Contact的種類，及適用場景

1）Bonded

2）No Separation

3）Frictionless

4）Rough

5）Frictional

6）Forced Frictional Sliding

8、Frictional施加五要素以及注意事項

9、邊界條件的簡化以及注意事項

10、求解設(shè)置的設(shè)定及原理講解

1）載荷步

2）迭代步

3）時間步

4）迭代子步

5）大變形

11、復(fù)雜模型調(diào)試收斂的常用技巧

1）求解參數(shù)設(shè)置

2）接觸參數(shù)設(shè)置

3）網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置

12、蝸輪蝸桿動力學(xué)仿真評估

1）評估仿真結(jié)果

2）標定仿真參數(shù)

13、一對錐齒輪嚙合仿真評估

1）評估仿真結(jié)果

2）標定仿真參數(shù)

?

訓(xùn)練營第二天

1、有限元基本原理及誤差分析

2、有限元誤差控制的常見手段

3、蝸輪蝸桿系統(tǒng)的誤差分析與控制

4、錐齒輪嚙合系統(tǒng)誤差分析與控制

5、兩對錐齒輪嚙合動力學(xué)仿真評估

1）評估仿真結(jié)果

2）標定仿真參數(shù)

3）誤差分析與控制

6、角接觸滾子軸承動力學(xué)仿真評估

1）評估仿真結(jié)果

2）標定仿真參數(shù)

3）誤差分析與控制

7、深溝球軸承動力學(xué)仿真評估

1）評估仿真結(jié)果

2）標定仿真參數(shù)

3）誤差分析與控制

8、雙軸等速輸入動力學(xué)仿真評估

1）評估仿真結(jié)果

2）標定仿真參數(shù)

3）誤差分析與控制

9、雙軸差速輸入動力學(xué)仿真評估

1）評估仿真結(jié)果

2）標定仿真參數(shù)

3）誤差分析與控制

10、軸系不平衡等級解讀

11、軸系不平衡等級對機體振動的影響

12、軸系動力學(xué)仿真評估

1）評估仿真結(jié)果

2）標定仿真參數(shù)

3）誤差分析與控制

13、機械工程師面試方法與學(xué)習(xí)規(guī)劃的介紹

14、總結(jié)

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