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数字化精密传动系统设计及仿真

1.概述
        随着伺服传动系统的自动控制及智能化程度的不断提高,伺服作动也越来越向着机电系统集成的一体化的方向不断发展,这不仅要求伺服实行机构不仅能够精确的实行控制器所下达的指令,还要求控制器能够根据实行机构所处工作状态及负载,快速有效的发出控制指令,并安全可靠的工作。
        而且传动系统机械结构部分运行频度高、功率密度大、结构紧凑,但同时在疲劳寿命、重量、传动精度和谐振频率/振动方面也有较高要求。此外,在实行机构运动过程中,结构部件的柔性也会对实行机构的运动精度产生影响。无法单纯的仅从系统单一部分的仿真和分析去评判系统的运行状态及最终系统性能,并且结构件的加工误差,系统的装配误差及齿隙等都会影响系统精度及性能。因此,为了在项目早期就能够高效准确的预测出设备刚柔耦合系统的运行状态,分析加工精度、装配精度对于性能的影响,需要从整体上去优化系统性能,找出合适的控制算法,设计出合适的传动机械结构。 
从系统层面解决传动系统问题
2.解决方案
        亚洲城ca88唯一官网提供的传动系统设计与仿真平台,可以从系统层面形成一整套解决方案,发展传动系统关键技术,包括齿轮传动分析、传动系统热分析、精密传动多学科仿真、壳体拓扑优化减重等,并通过仿真数据和流程管理系统实现方案设计、详细设计、仿真验证的有机结合。
 
• 丰富的标准库和定制开发的模型库,实现模块化设计
        为了有效的进行系统性能仿真分析,建立各个部件的模型库,通过拖拽方式快速实现舵机性能仿真分析。其中包括:电驱动系统模型库、传动系统模型库(含弹簧阻尼、摩擦、弹塑性齿轮间隙、轴承等)、驱动系统模型库(带电位器等传感器)
多种直流电机模型含电流控制策略
• 电机/传动方案选型设计
        结合Dymola模型库和Concept可以根据设计者输入的扭矩、速度、空间等技术参数,选择直线输出或是旋转输出、选择多级减速或是一级减速、数字或模拟控制电路。并基于电机性能曲线进行齿轮传动比优化设计。
基于Concept进行齿轮传动选型设计           基于Dymola的传动选型设计和仿真验证
• 机械传动系统核心部件与系统仿真及设计优化
        考虑实际齿轮加工精度、轴承的预紧和游隙、齿轮、壳体等详细参数,对齿轮/轴承进行强度校核和寿命计算;考虑壳体结构变形的齿轮接触分析和修形优化;
• 齿轮传动系统载荷谱制定与传动精度系统仿真计算。
        传动精度主要包括回程差与齿轮传递误差,可进行考虑热膨胀与齿轮啮合干涉的最小侧隙设计,基于齿轮接触分析计算得到准确的传递误差。
• 传动系统振动分析
        考虑齿轮啮合刚度,轴承非线性刚度的谐振频率计算;传动系统振动分析并进行齿轮修形等优化,为后续改善振动提供帮助
福特基于Romax的振动仿真分析
• 传动系统热管理
        借助Romax计算传动系统生热功率,并通过Radtherm仿真计算系统散热过程,及轴承等核心部件的温度场分布及变化过程
• 壳体减重拓扑优化
• 减速器润滑系统设计与搅油仿真分析
        利用一维建模App对减速器压力润滑管网进行系统建模仿真和优化设计;利用CFD进行齿轮搅油过程动态仿真,并用于评估壳体结构设计对齿轮/轴承润滑效果影响分析。
伺服传动本体及控制策略联合仿真
        利用Dymola搭建伺服系统动力学离线或实时仿真模型,可用于伺服系统的早期设计与匹配及其控制器的快速原型设计和功能测试。
• 传动系统仿真分析平台建设
        基于SLM的设计指标验证看板,在传动方案设计、详细设计和仿真验证中有效地管理设计方案和设计指标。
3.服务优势/特点
        从2004年开始,亚洲城ca88唯一官网先后与Romax、Dassault等国际知名仿真工具供应商合作,引进吸取国际先进传动系统仿真分析技术,并结合国内实际项目经验,整合出传动系统设计与分析解决方案,完成传动产品的虚拟原型设计及详细仿真分析。亚洲城ca88唯一官网在传动相关业务的工具和服务涵盖从方案设计到系统三维数字样机及对应分析验证的完整流程,不仅能够分析现有产品的改进方向、故障机理,还能够实现从方案论证设计到详细结构样机的完整正向开发。从而能减少用于试验的开支和时间的拖延,提高产品设计质量,减少试验费用,发展精密传动关键技术:齿轮箱集成仿真分析技术、齿轮箱润滑分析技术、电传动机电协同仿真技术研究、齿轮箱传动噪声控制技术等。
 
4.应用/案例
• 某汽车OEM厂商,基于dymolaApp协助客户建立AMT齿轮箱虚拟样机模型,包括齿轮传动本体、同步器、点击及液压换挡机构、虚拟测试台架等,用于早期的方案论证,后续实现了Dymola变速器模型下载NI实时仿真机,用于后续的TCU控制器集成测试,实现完整的建模-仿真-测试确认和验证的过程。
• 恒润帮助国内客户进行行星滚柱丝杠的仿真分析和优化设计,其中包括(接触点优化、动力学分析、静/动强度校核推导、冲击分析、热分析和最小侧隙设计等)
• 恒润对某作动器(含减速器和机电壳等)进行减重分析
• 恒润对某关节传动系统进行齿轮/轴承校核、齿轮修形与结构优化、刚度计算等
• 恒润对某回传机构进行校核、承载分析、模态与振动分析
 

 

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