文档介绍：基于RecurDyn和MATLAB的链传动仿真系统
2011-02-18 13:46:27  作者:□装甲兵工程学院控制系电气室乔学敏马晓军  来源:智造网—助力中国制造业创新—
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本文从实际应用的链轮传动装置入手,介绍了使用RecurDyn软件进行链传动系统分析的流程,与MATLAB软件的交互以及仿真结果,给出了基于MATLAB和RecurDyn软件的链传动仿真分析系统。
一、引言
链传动是一种广泛应用的机械传动形式,被广泛应用于运输、起重、建筑和化工等多种机械的动力传动中。但是由于链传动系统属于挠性传动装置,对其进行精确的数学描述存在诸多困难,而且很多理论的研究结果与实际情况存在较大程度的差异。因此,依靠计算机进行仿真成为了链传动系统研究的一个重要方向。目前,在该领域的研究一般采用在三维建模软件(如Pro/ENGINEER)中进行链轮和链节的三维实体建模,之后再导入ADAMS软件进行仿真分析。但是这一过程造成了工作量大、装配复杂的问题,而且其中链轮和链节间约束的定义复杂,求解速度慢。多体动力学软件RecurDyn为链轮传动系统的分析提供了新思路。
二、动力学模型
链传动的运动学特性,是由于围在链轮上的链条由多边形组成这一性质而形成。链条中心线与链轮分度圆在运动中交替地呈相切和相割的位置。链传动这一运动学特性被称为多边形效应。当主动链轮匀速变化时,传动链条的线速度和从动轮的角速度呈周期性变化。多边形效应使得链传动的传动过程相对于齿轮等刚性传动件来说,其传动过程中的冲击以及动载荷非常明显,单纯用数学模型描述具有很高的极限性。因此要充分分析链传动的运动学和动力学,可以采用计算机仿真来进行。
RecurDyn软件是由韩国FunctionBay公司基于递归算法开发的多体系统动力学仿真软件。它采用相对坐标系运动方程理论和完全递归算法,非常适合求解大规模以及复杂接触的多体动力学问题。而且其所开发的成型的模型库,如齿轮、履带以及与CAD软件的接口,为仿真研究提供了全方位支持。从另外一个方面来看,传统的动力学分析软件对于机构中普遍存在的接触碰撞问题解决得不够完善,这其中包括过多的简化、求解效率低和求解稳定性差等问题,难以满足工程的实际需要。在这一点上,RecurDyn求解速度快、稳定性好,不但可以解决传统的运动学和动力学问题,还能很好地解决机构接触碰撞问题,拓展了多体动力学软件的应用范围。链传动系统本身是由链轮和多段链节组成,满足RecurDyn的应用范围,且在RecurDyn中具有链传动的模型库,可以满足参数化设计的要求。
软件介绍
MATLAB作为数值计算的先进工具,其简易的编程语法结构、种类繁多的调用函数以及与众多软件之间的接口再加上其强大的数值计算功能,使之成为科学计算和数学分析的首选工具。本文通过RecurDyn的接口程序用MATLAB作为计算引擎,将其与RecurDyn完美结合,实现优势互补、强强联合。
三、动力学模型建立
我们最终要实现的动力学模型是经过两级齿轮减速的链传动系统,其中驱动力通过两级齿轮减速后驱动链轮的主动轮。因此整个仿真系统包括减速部分(齿轮与传动轴)以及链传动部分。前