基于SolidWorks周转轮系几何建模与运动仿真

1 引言

    如图1所示，为一周转齿轮系，由行星齿轮、行星架和中心轮所组成。在周转齿轮系中，活套在行星架上的齿轮一方面绕自身轴线回转，一方面又随行星架绕固定轴线回转。若两个中心轮均不固定，这种周转轮系的自由度为2，称为差动轮系。若一个中心轮固定，则自由度为1，这种周转轮系称为行星轮系。

    图1 周转轮系组成

    周转齿轮系广泛用于各种机械设备中，能够正确分析周转轮系的运动有助于分析这些机械设备的原理。SdidWorks软件中实体建模和动画仿真功能，能让课本上抽象的原理图转变为实体动画显示。中Animator功能可以实现动画仿真。因此，我们可以采用中三维实体建模功能绘制组成周转轮系的基本零件，然后利用装配功能实现安装功能，利用动画仿真功能进行虚拟运转。图2中列举了本研究工作的基本流程。

    图2 仿真基本流程

2 周转轮系组成零件的实体建模

    周转轮系的主要零件为齿轮，在中绘制齿轮的方法有很多种，有添加方程式、用计算机语言编制程序的，当然绘制渐开线齿轮的较简单的方法就是利用中插件可以直接绘制渐开线曲线，然后拉伸就可以了。图1所示周转轮系中各个零件参数为：(1)中心轮1齿轮参数：Z1=24，模数m=2mm，压力角α=20°；(2)行星轮，参数：Z2=26，模数m=2mm，压力角α=20°；(3)中心轮2齿轮参数：Z2=56，模数m=2mm，压力角α=20°，拉伸厚度均为10mm。得到各个零件如图3所示。

    图3 零件图

3 周转轮系的装配过程

    新建文件→装配体，打开装配体界面，先插入轴1零件，然后插入中心轮1零件，键1零件，通过重合、同轴心等装配关系完成配合。用同样的方法可以完成轴2和行星轮的配合，利用高级配合里面的齿轮配合完成配合关系。再插入行星架零件，利用同轴心和面重合的关系完成行星架和两个轴的配合，最后插入中心轮2，选择面重合和同轴心，中心轮2和行星轮利用高级配合关系中的齿轮配合完成配合关系，装配过程如图4所示，得到的装配体如图5所示。

    图4 周转轮系装配过程

    图5 周转轮系装配体

4 周转轮系工作原理动态仿真