减速器功率提升的数字仿真
文章来自深圳减速机分享：http://www.dcsz.com.cn/
毛谦德教授，北京理工大学机械与车辆工程学院，100081；刘耀乙教授，北京理工大学科学技术学院，100081.早先在设计传动装置时，必须在方案设计和确定尺寸时考虑大量的运行参数，允许功率几何边界和位置关系、速比数据等许多参数均有待确定。在确定减速器轴的尺寸时，所传递的转矩、出现的弯曲应力和横向力，相应地考虑危险区域的应力集中，都对计算起着决定性的作用。对于滚动轴承计算，确定尺寸时应计入应用中要求的寿命预定值和空间限制。
如今对传动技术部件，例如
齿轮减速器，要求重量轻、减速器结构牢固、功率密度高、减速器元件寿命长。从减速器的单件生产到大量的减速器系列，要求在规划阶段即对单个系统元件进行精确的评价，这些元件在不同的安装条件和运行条件下必须无故障地工作。在开发阶段，这种类型的复杂系统愈来愈多地利用数字仿真的方法进行研究。
为了识别静态的、特别是动态的极限运行关系，在机械传动技术中建立了仿真模型，它们在建模中力求尽可能接近地描绘出实际系统。每一个实际的传动系统的计算模型仅仅表示一个抽象的概念。除了求得齿轮啮合中的变形关系和位移外，特别为分析动态性能建立了计算模型，其中规定了下列重点：一一通过动态仿真在新开发或优化时节省费用和时间。
一一澄清提出的问题（共振、轴或箱体断裂、噪音等）。
一一确定与预定极限指标（如能量消耗刚度极限转速结构空间、噪音辐射等）有关的最佳参数。
为了适应日益增长的市场需求，近年来在SKF进行了大量的软件开发工作，其中特别注意开发既用于滚动轴承开发，又用于系统描述的模型软件和仿真软件。由SKF开发的用于复杂系统建模和仿真的软件包之一就是Orpheus程序，这是一套最全面地逼近实际运行条件的建模和仿真程序。
利用这个软件包，可以实现分析整个部件或机器（如包括齿轮、轴箱体和滚动轴承的减速器）的静态和动态性能的计划任务。
为了能够将SKF工程师们的专业知识和技术能力提供给所有的用户，建立了一个在“SKF工程咨询服务”名义下为SKF用户圈提供计算技术服务的业务部门。服务的重点是工程应用的分析建模和静、动态性能仿真。优先的应用范围是圆柱齿轮减速器或行星减速器、压缩机、泵、电机或整个传动回路，它们在问题归纳时，在缺陷分析变形特性或噪音及振动性能方面，或者为了优化系统，能够非常精确地进行研究。
218K减速器方案样机以为参加2003年汉诺威工业博览会被SKF公司的不同部门优化了的18K减速器方案样机为例（），说明其设计过程。
18K减速器方案样机是在一个280直齿减速器的基础上，经过相应的详细建模和分析建造的，并且在相同的速比和功率数据下，将中心距减小到250mm.为了使所有的部件和新的功率密度相匹配，并且达到要求的超过5000h的系统寿命，有必要对减速器的单个零部件重新进行计算。除了新的、较高承载能力的SKF轴承，即承载数平均提高15%的柔度特性、变形特性及构件负荷的数字仿真，对减速器进行分析。
在建模中，考虑了减速器箱体的所有零件、轴>参与工作的轴承及单个齿轮啮合。建模中的难点是滚动轴承的详细描绘、考虑轴承中的预紧力、轴承间隙、温差等运行参数以及出现的偏斜情况。制造偏差（例如装配或定向误差，轴承配合的不圆度）虽然原则上是可以建模的，但是在研究中没有考虑进去。
由原始的箱体设计可以非常快地建立箱体的三维模型（）。该模型输入到商业性有限元软件“ANSYS*程序，插入单个节点（滚动轴承外坏端盖）描述，并且连成箱体网格（）。
网格结构一般数据很多，往往由于处理时间太长，而不适用于实际分析。因此，为了进一步处理箱体结构，采用了一种称为CMS（组元模态合成法）的灵巧的压缩技术，由此明显地降低了自由度的数目l2J.在这种方法中，构件的变形场通过相应的形状函数描述，选择形状函数时应使它们满足边界条件。
利用这种方法，可以算出变形，并且自然地求得在宽频率范围中的振动模态。作为用于进行进一步计算的基本结构，表示了了包括所有组成部分的减速除了计算核心外，Orpheus程序还提供了有目的的动画和形象化的可能。结构的变形性能或应用的动态性能可以按照这种方式进行图形处理（和），或者作为录像演示观看。用于不同结构或方案之间的比较观察数据可以对照列出，并且进行评价。可能的优化措施，及其对与箱体结构、轴承选择和轴承排列等因素有关的刚度变化的影响，能够在计算机中虚拟地进行建模。
3总结在18K项目范围内，为了评价和优化18K减速器方案样机，获得了下列数据：单个滚动轴承内的所有接触应力分布。
一一轴承内外座圈之间出现的倾斜。
一一按照ISO281131计算出的单个滚动轴承的修正名义轴承寿命。
识别振动特性和减速器可能的主特征噪音源的研究，不是优化措施的对象。
减速器方案样机18K的功率与如今工业中通常使用的大型280减速器相当，然而与基本模型相比，重量减轻了15%~2（%，尺寸减小了1现~20%，能耗减少了10%~13%.与SKF程序Orpheus相连的有限兀方法的大量应用，使得对整个减速器系统的所有传动部件的静动态性能进行详细的分析成为可能。
深圳减速机、减速器厂家：http://www.dcsz.com.cn/
