齿轮动力学.rar_MATLAB齿轮仿真_动力学仿真_齿轮matlab_齿轮动力学_齿轮动力学‘

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5星 · 超过95%的资源 111 浏览量 2022-07-15 08:09:37 上传评论 17 收藏 2KB RAR 举报

齿轮动力学是机械工程中的一个重要领域，主要研究齿轮系统在受力、转动和振动过程中的动态行为。在MATLAB环境中，齿轮动力学的仿真能够帮助工程师深入理解齿轮系统的性能，优化设计并预测潜在的问题。本压缩包“齿轮动力学.rar”提供了一套MATLAB实现的齿轮动力学仿真方案，特别是针对RV减速器的分析。 MATLAB，全称Matrix Laboratory，是一款强大的数学计算软件，广泛应用于科学计算、数据分析和工程建模。在齿轮动力学仿真中，MATLAB的优势在于其内置的数值计算工具箱和图形用户界面，使得复杂的物理模型可以被简洁地编程和可视化。齿轮动力学仿真涉及多个关键知识点： 1. **齿轮模型**：齿轮通常由齿廓形状、模数、压力角等参数定义。在MATLAB中，这些参数用于构建精确的几何模型，以便进行接触分析和载荷分布计算。 2. **动力学方程**：齿轮的动力学分析基于牛顿第二定律，需要建立包含惯性力、摩擦力、啮合力在内的多体动力学模型。MATLAB的Simulink或Stateflow可以方便地建立这样的模型。 3. **接触分析**：齿轮啮合时的接触分析是动力学仿真中的核心部分。通过考虑弹性变形和滑动摩擦，可以计算出齿轮间的瞬时传动比和接触应力。 4. **振动与噪声**：齿轮在运行过程中可能会产生振动，影响系统稳定性和寿命。仿真可以分析振动频率、振幅以及噪声源，为减振设计提供依据。 5. **RV减速器**：RV减速器是一种特殊的齿轮机构，常用于工业机器人。其动力学特性复杂，包括多齿轮啮合、非线性摩擦和刚柔耦合效应，对仿真精度要求较高。 6. **仿真流程**：使用MATLAB进行齿轮动力学仿真通常包括模型建立、参数设定、求解器选择、结果分析和可视化。求解器可能包括ode45（常微分方程求解器）或其他更适合动力学问题的高级求解器。 7. **代码优化**：为了提高仿真效率，需要对MATLAB代码进行优化，如减少不必要的计算、利用向量化操作和预分配内存等技巧。 8. **结果验证**：仿真结果需与实验数据对比，以检验模型的准确性。这可能涉及到实验设备的搭建和数据采集。通过这个压缩包中的“齿轮动力学”文件，用户可以学习如何使用MATLAB来实现齿轮动力学的详细计算，这对于提升齿轮设计水平、优化机械系统性能具有实际意义。同时，这样的仿真方法也可以扩展到其他类型的齿轮和传动系统，为更广泛的工程应用提供理论支持。

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齿轮动力学.rar （2个子文件）

齿轮动力学

RK_fun.m 3KB

tuxiang.m 960B

function dx=RK_fun(t,x,W) b(1)=0.2;b(2)=0.2;b(3)=0.2;b(4)=0.2;b(5)=1; %量纲一化后轴承径向游隙及齿侧间隙 rp=0.033829;rg=0.050744; %基圆半径 mp=0.676;mg=1.084; %齿轮质量 Jp=0.0407;Jg=0.1168; %齿轮惯量 Cxp=4860;Cyp=4860;Cxg=6160;Cyg=6160;Ch=6000; %支承阻尼及啮合阻尼 Kxp=3.5e8;Kyp=3.5e8;Kxg=3.5e8;Kyg=3.5e8;Km=3.04e8;Kr=0.4e8;%支承刚度及啮合刚度、波动值 wp=15;Tp=540;Tg=810; %齿轮转速、转矩 Kh=Km+Kr*cos(16*wp*t); %时变啮合刚度 aa=0.324;ac=0.413;ad=0.717;bb=0.392; %齿轮展角及啮合角 lp=rp*(aa+mod(wp*t,(ad-aa))); %小齿轮摩擦力臂 lg=(rp+rg)*tan(bb)-lp; %大齿轮摩擦力臂 nn=sign((ac-aa)-mod(wp*t,ad-aa));u=0.1; %摩擦力方向系数 me=Jp*Jg/(rp*rp*Jg+rg*rg*Jp); %齿轮等效质量 Wn=sqrt(Km/me); %齿轮固有频率 cxp=Cxp/(2*mp*Wn);cyp=Cyp/(2*mp*Wn);cxg=Cxg/(2*mg*Wn);cyg=Cyg/(2*mg*Wn); chp=Ch/(2*mp*Wn);chg=Ch/(2*mg*Wn);ch=Ch/(2*me*Wn); %量纲一化后的阻尼系数 g=1+me*u*nn*rp*lp/Jp+me*u*nn*rg*lg/Jg; %传动误差的部分系数 kxp=Kxp/(mp*Wn*Wn);kyp=Kyp/(mp*Wn*Wn);kxg=Kxg/(mg*Wn*Wn);kyg=Kyg/(mg*Wn*Wn); khp=Kh/(mp*Wn*Wn);khg=Kh/(mg*Wn*Wn);kh=1+Kr*cos(W*t)/(me*Wn*Wn); %量纲一化后的刚度系数 fp=rp*Tp/(Jp*0.00005*Wn*Wn);fg=rg*Tg/(Jg*0.00005*Wn*Wn);fe=0.2*W*W*cos(W*t); %量纲一化后的转矩及误差激励 M=[1,0,0,0,0;0,1,0,0,0;0,0,1,0,0;0,0,0,1,0;0,-1,0,1,1]; C=[(2*cxp),0,0,0,(-2*u*nn*chp);0,(2*cyp),0,0,(-2*chp);0,0,(2*cxg),0,(2*u*nn*chg);0,0,0,(2*cyg),(2*chg);0,0,0,0,(2*g*ch)]; K=[(kxp),0,0,0,(-u*nn*khp);0,(kyp),0,0,(-khp);0,0,(kxg),0,(u*nn*khg);0,0,0,(kyg),(khg);0,0,0,0,(g*kh)]; P=[0;0;0;0;(fp+fg-fe)]; F=zeros(5,1); if x(1)>b(1) F(1)=x(1)-b(1); elseif x(1)<(-b(1)) F(1)=x(1)+b(1); else F(1)=0; end if x(2)>b(2) F(2)=x(2)-b(2); elseif x(2)<(-b(2)) F(2)=x(2)+b(2); else F(2)=0; end if x(3)>b(3) F(3)=x(3)-b(3); elseif x(3)<(-b(3)) F(3)=x(3)+b(3); else F(3)=0; end if x(4)>b(4) F(4)=x(4)-b(4); elseif x(4)<(-b(4)) F(4)=x(4)+b(4); else F(4)=0; end if x(5)>b(5) F(5)=x(5)-b(5); elseif x(5)<(-b(5)) F(5)=x(5)+b(5); else F(5)=0; end dx=[x(6:10);inv(M)*(P-C*x(6:10)-K*F)];