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[摘 要]利用Solidworks,Star ccm+等软件建立了谐波减速器波发生器中的流体模型并进行了仿真研究,得出达到波发生器的喷嘴出口流速影响因素,仿真结果有助于液力谐波减速器液压系统的设计。
[关键词]谐波减速器 柔轮 液动力 仿真
中图分类号:TP545 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)37-0319-01
液力式谐波减速器是一种新型的谐波传动装置。本文研究了一种液力式谐波发生器。它依靠液动力作用于柔轮,使柔轮与波发生器实现非机械接触,从而实现运动和动力的传递,提高整机使用寿命和使用功率[1]。
1 液力式谐波减速器工作原理
液力式谐波减速器的组成部分主要包括:壳体、输入轴、输出轴、柔轮、钢轮、波发生器。钢轮固定,液力式波发生器在输入轴带动下旋转,使得高压液体经由空心输入轴进入其径向对称分布的多个喷嘴形成高压射流,产生的动能作用于柔轮,迫使其产生变形形成长轴并于与刚轮啮合。由于输入轴不断旋转,带动波发生器也不断旋转,喷嘴的角度连续变化,使柔轮长轴的位置和角度也连续变化,从而实现柔轮的旋转运动,完成动力和运动的输出[2]。
2 液力式谐波减速器中流体仿真建模
(1)根据波发生器中液壓油流过的腔体形状绘制三维仿真模型,并基于Star ccm+仿真软件,输入液流腔体的三维仿真模型网格划分,使用新材料液压油L-HM46(抗磨液压油),其动力粘度(400)μ=0.0399134Pa/s、密度ρ=872.3kg/m3;(其中,运动粘度v=45.8×10-6m2/s),设定初始条件:设定输入轴入口inlet的压力为10MPa,喷嘴outlet的流量为0.08kg/s ,压力云图为:
根据仿真所得的数据绘制相关关系图线如下面的图2到图4所示。
(2) 根据数据显示,分析研究结果
输入转速一定时,对比图2和3可知,喷嘴出口压力均随入口流量的增大而增大,输入端压力的增大而增大,但是流量对喷嘴出口压力的影响更深。
从图4可知,当输入端压力和流量一定,输入转速增大时,喷嘴出口的压力增大量不是很多;喷嘴出口的流速变化增大也不是很大。
综合图4,5,6可知,喷嘴出口的流速决定于输入端流量和输入转速,而与输入端压力无关。
3 结论
本文通过Solidworks,Star ccm+等软件建立了液力式谐波减速器波发生器中液流所经腔体的仿真模型并进行了仿真研究,得到了影响液力式谐波减速器中喷嘴出口流速的因素,仿真结果可作为液压系统设计及液压系统参数选择的理论依据。
研究结果表明,液力式波发生器可以应用于谐波减速器,其液压系统性能参数均在可确定的范围之中。
参考文献
[1]仲梁维,曾晓菁,邹绪平;谐波齿轮传动CAD系统研究[J];上海理工大学学报;2002年02期.
[2]李国康,公涛,吕小乔.液力式谐波减速器柔轮液动力仿真研究[J].沈阳理工大学学报,2014(5).
[关键词]谐波减速器 柔轮 液动力 仿真
中图分类号:TP545 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)37-0319-01
液力式谐波减速器是一种新型的谐波传动装置。本文研究了一种液力式谐波发生器。它依靠液动力作用于柔轮,使柔轮与波发生器实现非机械接触,从而实现运动和动力的传递,提高整机使用寿命和使用功率[1]。
1 液力式谐波减速器工作原理
液力式谐波减速器的组成部分主要包括:壳体、输入轴、输出轴、柔轮、钢轮、波发生器。钢轮固定,液力式波发生器在输入轴带动下旋转,使得高压液体经由空心输入轴进入其径向对称分布的多个喷嘴形成高压射流,产生的动能作用于柔轮,迫使其产生变形形成长轴并于与刚轮啮合。由于输入轴不断旋转,带动波发生器也不断旋转,喷嘴的角度连续变化,使柔轮长轴的位置和角度也连续变化,从而实现柔轮的旋转运动,完成动力和运动的输出[2]。
2 液力式谐波减速器中流体仿真建模
(1)根据波发生器中液壓油流过的腔体形状绘制三维仿真模型,并基于Star ccm+仿真软件,输入液流腔体的三维仿真模型网格划分,使用新材料液压油L-HM46(抗磨液压油),其动力粘度(400)μ=0.0399134Pa/s、密度ρ=872.3kg/m3;(其中,运动粘度v=45.8×10-6m2/s),设定初始条件:设定输入轴入口inlet的压力为10MPa,喷嘴outlet的流量为0.08kg/s ,压力云图为:
根据仿真所得的数据绘制相关关系图线如下面的图2到图4所示。
(2) 根据数据显示,分析研究结果
输入转速一定时,对比图2和3可知,喷嘴出口压力均随入口流量的增大而增大,输入端压力的增大而增大,但是流量对喷嘴出口压力的影响更深。
从图4可知,当输入端压力和流量一定,输入转速增大时,喷嘴出口的压力增大量不是很多;喷嘴出口的流速变化增大也不是很大。
综合图4,5,6可知,喷嘴出口的流速决定于输入端流量和输入转速,而与输入端压力无关。
3 结论
本文通过Solidworks,Star ccm+等软件建立了液力式谐波减速器波发生器中液流所经腔体的仿真模型并进行了仿真研究,得到了影响液力式谐波减速器中喷嘴出口流速的因素,仿真结果可作为液压系统设计及液压系统参数选择的理论依据。
研究结果表明,液力式波发生器可以应用于谐波减速器,其液压系统性能参数均在可确定的范围之中。
参考文献
[1]仲梁维,曾晓菁,邹绪平;谐波齿轮传动CAD系统研究[J];上海理工大学学报;2002年02期.
[2]李国康,公涛,吕小乔.液力式谐波减速器柔轮液动力仿真研究[J].沈阳理工大学学报,2014(5).