基于MASTA和ANSYS的行星传动柔性分析

刘 越，毛 明，王明成，石彦辉

LIU Yue, MAO Ming, WANG Ming-cheng, SHI Yan-hui

（中国北方车辆研究所 车辆传动重点实验室，北京 100072）

0 引言

利用计算机仿真进行机械结构设计是现代制造领域的重要方法之一，其目的是优化产品结构，减少研发成本，缩短研发周期。行星齿轮传动具有体积小、传递功率大、受载均匀等定轴传动无法比拟的优点，已经越来越多的出现在现代车辆之中。在长期的工作实践中发现，行星传动机构在工作中损坏主要有以下三种形式[1]：

1）太阳轮、行星轮啮合损坏，主要表现为齿根折断、齿面点蚀等；

2）行星架在轴颈处扭断；

3）行星齿轮内的滚针轴承损坏，主要表现为轴承烧坏、磨损。

显然，以上三种设计方法各有利弊，综合运用上述方法才可达到较好的效果。本文利用专业设计软件MASTA对行星传动机构进行建模，并在有限元软件ANSYS中运用子结构法提取行星架的刚度矩阵和节点位置信息，将刚度矩阵和节点位置信息导入MASTA模型，对行星传动机构进行柔性分析，并将分析报告作为边界条件导回行星架的有限元模型，以实现对行星架的有限元分析。这种方法不仅解决了以往行星架有限元分析时，由于行星架受力变形，导致边界条件不易确定的问题，而且可以得到考虑行星架实际刚度的齿轮安全系数和损伤率，计算结果比较准确。

1 设计参数和工况

2K-H行星齿轮传动效率高、重量轻、结构简单、制造方便，传递功率范围大，并且轴向尺寸小，因而在机械传动中应用最广[2]。

行星机构既可串联为传动系中的增速、减速环节，也可单独用作车辆传动系中轮边减速器或功率分流汇流机构[3]。……