RV減速器(qì)虛拟樣機的建模
3.1 RV減速器(qì)虛拟樣機的幾何建模
3.1.1基于特征的參數化(huà)建模
一(yī)、參數化(huà)造型技術
參數化(huà)技術以一(yī)種全新(xīn)的思維和方式進行産品的造型、創新(xīn)設計和修改設計，是指設于對象的結構形狀比較确定，可以用一(yī)組參數來(lái)定義幾何圖形（體(tǐ)素）的尺寸數值并約束尺寸的關(guān)系，為(wèi)設計者進行幾何造型提供條件。參數與設計對象的控制尺寸有明顯的對應關(guān)系，設計結果的修改受尺寸驅動的影響，所以也(yě)稱為(wèi)參數化(huà)尺寸驅動。參數化(huà)技術以其強有力的草圖設計、尺寸驅動修改等功能(néng)，成為(wèi)初始設計、産品建模（實體(tǐ)造型）及修改設計、系列化(huà)設計、多方案比較和動态設計的有效手段。
參數化(huà)設計的出發點是，通過說(shuō)明産品的幾何組成要素之間(jiān)的幾何特征及其相互位置關(guān)系，定義一(yī)類形狀或結構相似的幾何實體(tǐ)，該類實體(tǐ)的實例由一(yī)組特定的幾何約束值确定。由此，參數化(huà)實體(tǐ)模型是由幾何模型和幾何約束模型兩部分(fēn)組成。完備的約束模型通過尺寸對幾何形狀的某些(xiē)控制元素加以約束，構成對幾何形體(tǐ)數據的唯一(yī)而完整的表示。在産品的幾何形狀修改和重建時(shí)，可以通過幾何約束建立尺寸與幾何定義變量之問的約束方程組，求解約束方程組以實現(xiàn)尺寸變化(huà)到幾何改變的傳遞。
參數化(huà)造型是參數化(huà)技術在幾何造型中的具體(tǐ)應用，使用約束來(lái)定義和修改幾何模型，約束包括尺寸約束、拓撲約束和工程約束（如(rú)應力、性能(néng)等），這(zhè)些(xiē)約束反映了(le)設計時(shí)要考慮的因素。
通常，參數化(huà)特征造型方法包括兩種方式：
1.尺寸驅動系統又稱參數化(huà)造型系統，它不考慮工程約束，隻考慮幾何尺寸及拓撲。
2.變量設計系統考慮所有約束，通過求解一(yī)組約束方程組來(lái)确定産品的形狀和尺寸。約束與尺寸可以是幾何關(guān)系也(yě)可以是工程計算(suàn)關(guān)系。變量設計可應用于公差分(fēn)析、運動機構優化(huà)設計等。
二、基于特征的參數化(huà)造型
将參數化(huà)造型的思想和特征造型的思想有機地結合到一(yī)起，用尺寸驅動或變量設計的方法定義特征并進行類似的操作(zuò)，這(zhè)樣就(jiù)形成了(le)參數化(huà)特征造型。由于特征全部用參數化(huà)定義，因此對形狀、尺寸、公差、表面粗糙度等均可随時(shí)修改和更新(xīn)，最終達到修改設計的目的。參數化(huà)方法使設計者構造幾何模型時(shí)可以集中于概念設計和整體(tǐ)設計，充分(fēn)發揮創造性，提高設計效率，基于特征的技術包含了(le)零件的制造加工信息，為(wèi)設計考提供了(le)符合人(rén)們思維習慣的設計環境，二者有機結合起來(lái)進行實體(tǐ)造型将極大地提高，受計效率。
基于特征的參數化(huà)設計是實現(xiàn)動态設計、優化(huà)的前提。傳統的二維圖闆式制圖注定沒計與造型永遠(yuǎn)是完全脫節的兩部分(fēn)。而UG具有強大的基于特征的參數化(huà)造型功能(néng)，道模和修改方便快(kuài)捷，所以本課題運用UG的目的不僅是要完成幾何建模，同時(shí)要立足于發現(xiàn)問題、及時(shí)解決問題以及後期與ADAMS組合起來(lái)進行産品優化(huà)。
3.1.2 RV減速器(qì)的結構分(fēn)析
本課題研究的減速器(qì)型号為(wèi)RV-6AⅡ，用于120kg點焊機器(qì)人(rén)上(shàng)，其額定工況是輸入轉速1500r/min，負載為(wèi)58N·m，下(xià)圖為(wèi)利用UG生(shēng)成的該型号RV減速器(qì)的爆炸圖，主要由齒輪軸、行星輪、曲柄軸、轉臂軸承、擺線輪、針輪、剛性盤及輸出盤等零部件組成。
一(yī)、零部件介紹
(l）齒輪軸：齒輪軸用來(lái)傳遞輸入功率，且與漸開線行星輪互相齧合。
(2）行星輪：它與轉臂（曲柄軸）固聯，兩個(gè)行星輪均勻地分(fēn)布在一(yī)個(gè)圓周上(shàng)，起功率分(fēn)流的作(zuò)用，即将輸入功率分(fēn)成兩路(lù)傳遞給擺線針輪行星機構。
(3）轉臂（曲柄軸）H：轉臂是擺線輪的旋轉軸。它的一(yī)端與行星輪相聯接，另一(yī)端與支撐圓盤相聯接，它可以帶動擺線輪産生(shēng)公轉，而且又支撐擺線輪産生(shēng)自轉。
（4）擺線輪（RV齒輪）：為(wèi)了(le)實現(xiàn)徑向力的平衡在該傳動機構中，一(yī)般應采用兩個(gè)完全相同的擺線輪，分(fēn)别安裝在曲柄軸上(shàng)，且兩擺線輪的偏心位置相互成180°。
（5）針輪：針輪與機架固連在一(yī)起而成為(wèi)針輪殼體(tǐ)，在針輪上(shàng)安裝有30個(gè)針齒。
（6）剛性盤與輸出盤：輸出盤是RV型傳動機構與外界從動工作(zuò)機相聯接的構件，輸出盤與剛性盤相互聯接成為(wèi)一(yī)個(gè)整體(tǐ)，而輸出運動或動力。在剛性盤上(shàng)均勻分(fēn)布兩個(gè)轉臂的軸承孔，而轉臂的輸出端借助于軸承安裝在這(zhè)個(gè)剛性盤上(shàng)。
二、傳動原理(lǐ)
圖3-2是RV傳動簡圖。它由漸開線圓柱齒傳輸線行星減速機構和擺線針輪行星減速機構兩部分(fēn)組成。漸開線行星齒輪3與曲柄軸2連成一(yī)體(tǐ)，作(zuò)為(wèi)擺線針輪傳動部分(fēn)的輸入。如(rú)果漸開線中心齒輪1順時(shí)針方向旋轉，那麽漸開線行星齒輪在公轉的同時(shí)還有逆時(shí)針方向自轉，并通過曲柄帶動擺線輪作(zuò)偏心運動，此時(shí)擺線輪在其軸線公轉的同時(shí)，還将在針齒的作(zuò)用下(xià)反向自轉，即順時(shí)針轉動。同時(shí)通過曲柄軸将擺線輪的轉動等速傳給輸出機構。
為(wèi)計算(suàn)RV傳動的傳動比，将上(shàng)述的傳動簡圖用圖3-3所示的結構簡圖代替。該機構簡圖包括兩個(gè)簡單行星機構：x1和x2。輸出件A為(wèi)中心輪1，輸出件B為(wèi)輸出盤6，且有ω6=ω4。支承件E為(wèi)針輪7，漸開線行星輪2與轉臂（曲柄軸）3均為(wèi)輔助件d。
再由圖1-2，按照封閉差動輪系求解傳動比的如(rú)下(xià)關(guān)系式來(lái)計算(suàn)其傳動比：
（1-1）
從圖1-1可知，當針輪7固定，輸出盤6輸出時(shí)
式中Z1——漸開線中心輪齒數；Z2一(yī)一(yī)漸開線行星輪齒數；
Z4一(yī)一(yī)擺線輪齒數；Z7一(yī)一(yī)針輪齒數，Z7=Z4+1。
經計算(suàn)，本型号RV減速器(qì)的傳動比為(wèi)103。
三、RV傳動過程剖析
1.第一(yī)級減速的形成
執行電機的旋轉運動由齒輪軸傳遞給兩個(gè)漸開線行星輪，進行第一(yī)級減速。
2.第二級減速的形成
行星輪的旋轉通過曲柄軸帶動相距180°的擺線輪，從而生(shēng)成擺線輪的公轉；同時(shí)由于擺線輪在公轉過程中會受到固定于針齒殼上(shàng)的針齒的作(zuò)用力而形成與擺線輪公轉方向相反的力矩，也(yě)造就(jiù)了(le)擺線輪的自轉運動，這(zhè)樣完成了(le)第二級減速。
3.運動的輸出
通過兩個(gè)曲柄軸使擺線輪與剛性盤構成平行四邊形的等角速度輸出機構，将擺線輪的轉動等速傳遞給剛性盤及輸出盤。
3.1.3 RV減速器(qì)的參數化(huà)建模
UC的基于特征的參數化(huà)造型功能(néng)為(wèi)RV減速器(qì)的幾何建模提供了(le)可靠的保證，也(yě)為(wèi)後續的仿真和優化(huà)奠定了(le)堅實的基礎。在建造每個(gè)零件時(shí)比較重要卻往往易忽視(shì)的一(yī)點是進行材料屬性的定義，比如(rú)密度和彈性模量，因為(wèi)在後續分(fēn)析中要用到這(zhè)些(xiē)屬性，同時(shí)UG與ADAMS和ANSYS的無縫鏈接可以讓這(zhè)些(xiē)屬性參數實現(xiàn)通訊。
下(xià)面僅就(jiù)具有代表性且較複雜的關(guān)鍵零件一(yī)一(yī)擺線輪來(lái)簡述一(yī)下(xià)參數化(huà)建模的方法。RV減速器(qì)的第二級擺線針輪傳動采用圓柱面針齒與具有短幅外擺線等距曲線齒面的擺線輪相齧合，擺線輪齒面形狀複雜，但(dàn)對整個(gè)系統的承載能(néng)力與壽命有極大的影響，因此齒面的造型極為(wèi)重要。擺線輪齒廓形狀可由其曲線齒廓方程直接生(shēng)成。
擺線輪齒廓形狀曲線表達式：
其中各個(gè)符号含義如(rú)下(xià)：（參見圖3-4）
zg——擺線輪齒數； e——偏心距； r——針齒半徑；
——針齒中心相對擺線輪中心轉過的角度； R
z——針齒分(fēn)布圓半徑；
z
b——針齒齒數； k
1——短幅系數或變幅系數；
——M點公法線與X軸的夾角
參照上(shàng)述的擺線輪齒廓形狀曲線表達式，在UG中建立的擺線的參數表達式見下(xià)圖：
式中t為(wèi)系統内部變量，範圍從O變到1，相應地 從0變到360，得到完整的擺線輪廓，之後把形成的封閉曲線沿與曲線所在的平面相垂直的方向拉伸就(jiù)形成了(le)擺線針輪的實體(tǐ)。圖3-5就(jiù)是所得到的擺線輪，當然這(zhè)裏建造的擺線輪沒有考慮修形，因為(wèi)修形是擺線輪制造中較難把握的環節，因而關(guān)于修形的研究在下(xià)一(yī)章中有詳細的論述。
3.1.4整個(gè)模型的驗證
當所有的零件裝配完成後，在導入到仿真軟件前，有必要對整壞模型進行幾何仿真，确保所設計的模型符合要求，并發現(xiàn)可能(néng)存在的缺陷，及時(shí)糾正問題，同時(shí)對後續的工作(zuò)具有較大的指導意義。
一(yī)、質量屬性驗證
通過UG強大的質量屬性檢驗功能(néng)，可獲得每個(gè)零件及整個(gè)模型的密度、體(tǐ)積、質量和慣量等必要信息。上(shàng)圖3-7是所獲得的擺線輪的相關(guān)信息。
二、幹涉檢驗
可以檢查模型裝配完成後的靜态幹涉狀況，确保幾何體(tǐ)建模正确且裝配正确。UG的幹涉檢驗分(fēn)為(wèi)硬幹涉（Hard Interferences）、軟幹涉（Soft Interferences）、接觸幹涉(Touch1ng Interferences）和包含幹涉（Containment Interferences）。當檢驗有幹涉時(shí)，UG會高亮幹涉點，引導用戶發現(xiàn)問題。各種幹涉定義如(rú)下(xià)：
·硬幹涉一(yī)一(yī)兩幾何體(tǐ)彼此相交，且二者間(jiān)無包含關(guān)系。
·軟幹涉一(yī)一(yī)兩幾何體(tǐ)間(jiān)的距離小于或等于幹涉臨界點（進行分(fēn)析前指定，一(yī)般默認為(wèi)0)，但(dàn)不接觸。
·接觸幹涉一(yī)一(yī)兩幾何體(tǐ)接觸但(dàn)不相交。
·包含幹涉一(yī)一(yī)一(yī)方完全包含另一(yī)方。
後三種都是實際結構可能(néng)存在的，當出現(xiàn)第一(yī)種幹涉即硬幹涉時(shí)就(jiù)要引起高度重視(shì)，這(zhè)可能(néng)是：設計存在問題，必須及時(shí)糾正。就(jiù)是借助此功能(néng)，造型完成後，本人(rén)發現(xiàn)輸出盤與擺紅(hóng)、輪間(jiān)有硬幹涉（見圖3-8)，與設計此減速器(qì)的部門交換意見，原來(lái)他們在設計完後沒有發現(xiàn)此問題，等制造出成品後才發現(xiàn)，便通過手工磨削将幹涉部分(fēn)除去。此處也(yě)充分(fēn)體(tǐ)現(xiàn)了(le)與傳統的設計方法相比，虛拟樣機技術有着不可比拟的優越，即在制造第一(yī)台物理(lǐ)樣機前就(jiù)發現(xiàn)了(le)機構在結構方面的缺陷。至于機構的優化(huà)和性能(néng)改進方面，通過後面的仿真分(fēn)析更能(néng)清楚地展現(xiàn)虛拟樣機技術的優越。
3.2 RV減速器(qì)的系統仿真
3.2.1 系統仿真概述
機械系統仿真指工程師在數字計算(suàn)上(shàng)建立系統的模型，并在模型上(shàng)進行不同的實驗，其後以圖形或表格等方式顯示該系統在各種工程條件下(xià)的運動特性，從而修改并優化(huà)原始設計方案。
一(yī)般機械系統仿真過程流程圖：
優勢：1、縮短産品試制周期、減少物理(lǐ)樣機實驗次數，因此，工程師可在産品優化(huà)方面軍投入更多的精力；
2、機械系統仿真技術增加了(le)零件彈性，添加了(le)真實的摩擦力和控制系統，明顯提高了(le)預測産品性能(néng)的精度；
3、機械系統仿真技術可幫助工程師更好(hǎo)(hǎo)地理(lǐ)解不同設計方案對産品性能(néng)的影響；
4、可以實時(shí)、快(kuài)速地确定影響設計方案性能(néng)的敏感系數；
5、從開發模式而言，在虛據點樣機技術中，工程師從系統的角度出發對産品進行設計優人(rén)，這(zhè)一(yī)點優于傳統地零部件設計方法；
3.2.2 RV減速器(qì)虛拟樣機的物理(lǐ)建模
一(yī)、在ADAMS中進行機械系統仿真的步取：
1.運動分(fēn)析：對機構進行必要的運動分(fēn)析，大緻了(le)解其運動規律；
2.簡化(huà)模型：對不影響系統分(fēn)析的零部件進行精簡，以節約存儲空間(jiān)，加快(kuài)模型的計算(suàn)。本減速器(qì)進行的簡化(huà)主要有：将漸開線齒輪用圓柱代替（因為(wèi)ADAMS中有專門的齒輪約束副），曲柄上(shàng)的軸承與曲柄固結為(wèi)一(yī)體(tǐ)，删除針齒殼（因其與機架固結，不影響運動傳遞）；
3.環境設置：進行坐标系、系統單位及網格等的設置，為(wèi)後續的工作(zuò)做準備；
4.約束定義：施加約束，并定義各約束的屬性；
5.定義激勵：建立驅動及力，即計算(suàn)系統在給定位置上(shàng)對給定激勵的各種響應，包括位移、角位移、速度和加速度響應等，并計算(suàn)有激勵産生(shēng)的約束力；
6.進行仿真：設置好(hǎo)(hǎo)必要的仿真參數，執行仿真分(fēn)析；
7.結果處理(lǐ)：提取必要信息，顯示、處理(lǐ)并輸出仿真結果。
二、對RV減速器(qì)抽齒的确定
當傳動比i較大時(shí)，理(lǐ)論上(shàng)要求的針齒數較多，在針齒殼上(shàng)鑽的針齒銷孔也(yě)要增多，從而使針齒殼的強度削弱。且針齒殼孔過多，孔間(jiān)臂厚太薄，加工後會産生(shēng)較大的變形。因此，當針齒數過多時(shí)（24個(gè)以上(shàng)），需要抽齒，即在設計中按針齒等距的均勻抽掉一(yī)半或三分(fēn)之二的方式進行抽齒。雖然在本減速器(qì)的物理(lǐ)模型中删除了(le)針齒殼，但(dàn)考慮到實際加工的限制，還是對減速器(qì)進行一(yī)半抽齒，即每隔一(yī)個(gè)針齒抽去一(yī)個(gè)針齒。因擺線針輪傳動從理(lǐ)論上(shàng)說(shuō)有二分(fēn)之一(yī)的齒齧合，而實際上(shàng)參與齧合的齒數大約有三分(fēn)之一(yī)，故在該多齒齧合的傳動中，抽齒後仍可保持傳動的連續性。因此，擺線輪齒數不變，傳動比也(yě)不變；故抽齒後，各構件的相互幾何關(guān)系不發生(shēng)任何變化(huà)，幾何計算(suàn)也(yě)仍需按抽齒前的進行。
三、整個(gè)機構施加的約束
運動分(fēn)析和環境設置是仿真分(fēn)析中較基本的内容，而準确定義反映實際機構運動關(guān)系的約束和激勵較難把握，因此僅對其做詳細的說(shuō)明。
一(yī)個(gè)完整的機構可由以下(xià)基本元件組成：構件、力、約束、運動激勵等。約束的實現(xiàn)是建立虛拟樣機的重要内容，約束類型方式決定了(le)機械系統運動學、動力學的特征，是仿真分(fēn)析真實可靠性的保證。約束定義的是機構内兩構件的聯接關(guān)系，它限制兩構件在某個(gè)方向上(shàng)的相對運動。常用的約束類型有：理(lǐ)想約束、虛約束、高幅約束等。
1.本系統加入的約束為(wèi)：
齒輪軸與大地間(jiān)施加一(yī)個(gè)旋轉運動副（Revolute Joint)；
兩個(gè)行星齒輪與齒輪軸間(jiān)分(fēn)别施加行星齒輪副（Gear)，為(wèi)了(le)實現(xiàn)行星齒輪副的定義，在兩個(gè)行星齒輪與齒輪軸間(jiān)均添加一(yī)根無質量的輔助構件一(yī)一(yī)系杆，系杆與行星齒輪和齒輪軸都使用旋轉運動副聯接，這(zhè)樣可以實現(xiàn)準确的運動關(guān)系定義，且不影響整機的性能(néng)分(fēn)析；
兩個(gè)曲柄軸與行星齒輪間(jiān)分(fēn)别施加固定約束副（Fix Joint)，來(lái)模拟它們間(jiān)的花鍵聯接，因為(wèi)此處漸開線花鍵的作(zuò)用是讓曲柄軸與行星齒輪固結為(wèi)一(yī)體(tǐ)，固定約束副的工程意義正如(rú)此；
兩個(gè)擺線輪與兩個(gè)曲柄軸之間(jiān)施加基于力的接觸（Circle in circle contact，共四個(gè)）
針齒與兩擺線輪間(jiān)施加接觸力（solid to Solid Contact Force)；
每個(gè)針齒與大地間(jiān)均施加一(yī)個(gè)旋轉運動副（Revolute Joint)；
剛性盤與兩曲柄軸間(jiān)施加基于力的接觸（Circlein Circle Contact，共兩個(gè)）；
輸出盤與剛性盤間(jiān)施加固定約束副（Fix Joint)；
兩擺線輪與齒輪軸間(jiān)，及剛性盤與輸出軸間(jiān)要施加平行軸虛約束（Parallel_axes Primitive_Joint)，因為(wèi)ADAMS要求曲線與曲線接觸（如(rú)Circle in Circle Contact）必須始終保持在一(yī)個(gè)平面内，但(dàn)在仿真過程中因徑向力或力矩可能(néng)出現(xiàn)不平衡，這(zhè)樣會導緻開始在一(yī)個(gè)平面内的兩條曲線不再位于一(yī)個(gè)平面上(shàng)，因此平行軸虛約束非常必要。并且，此約束的施加不會産生(shēng)過約束。
在此對本課題所采用的接觸力（Contact Force）模型和基于力的接觸（Force-Based Contact）模型作(zuò)補充說(shuō)明，這(zhè)兩種模型能(néng)較好(hǎo)(hǎo)地模拟實體(tǐ)間(jiān)的接觸與碰撞。
（一(yī)）接觸力模型
在ADAMS中接觸分(fēn)為(wèi)兩類：二維接觸和三維接觸，其中二維接觸用于模拟平面幾何體(tǐ)單元之間(jiān)的相互作(zuò)用，如(rú)圓、曲線、點等；而三維接觸用于模拟實體(tǐ)之間(jiān)的相互作(zuò)用，如(rú)球、圓柱體(tǐ)、封閉殼、拉伸體(tǐ)以及旋轉體(tǐ)等。接觸力模型使用兩種不同的算(suàn)法：
(1）基于恢複的接觸
在這(zhè)種方式中，ADAMS的分(fēn)析引擎一(yī)一(yī)ADAMS/Solver根據懲罰系數和恢複系數來(lái)計算(suàn)接觸力，其中懲罰系數定義了(le)接觸材料的局部剛度特性，懲罰系數大則保證一(yī)個(gè)幾何體(tǐ)與另一(yī)個(gè)幾何體(tǐ)的穿入深度較小，然而懲罰系數大會導緻數值積分(fēn)困難；恢複系數則表示碰撞接觸中的能(néng)量損耗。如(rú)果其值為(wèi)O，則表示兩個(gè)碰撞體(tǐ)為(wèi)完全的、理(lǐ)想的塑性接觸。如(rú)果值為(wèi)1，則表示為(wèi)完全彈性碰撞，沒有能(néng)量損耗。它的取值與接觸材料、摩擦有關(guān)系。
(2）普于IMPACT函數的接觸
在這(zhè)種方式中，ADAMS/Solver根據ADAMS函數庫中的IMPACT函數來(lái)計算(suàn)接觸力，該力實質上(shàng)被模拟為(wèi)一(yī)個(gè)非線形的彈簧阻尼器(qì)。
本論文中所定義的接觸力都是基于IMPACT函數的接觸模型。在ADAMS中定義IMPACT函數的方程為(wèi):
上(shàng)式中，
·x：指定一(yī)個(gè)距離變量來(lái)表示被定義接觸的兩物體(tǐ)間(jiān)的相對位移；
·
：x的微分(fēn)；
·xl：一(yī)個(gè)正的實數，指定x的自由長度，如(rú)果x小于x1那麽ADAMS/Solver計算(suàn)的力值為(wèi)正，否則，力值為(wèi)零（具體(tǐ)含義見圖3-7),x1可以為(wèi)實數、函數或變量；
·k：為(wèi)剛度（Stiffness)，指定被用于計算(suàn)接觸碰撞模型中法向作(zuò)用力的材料剛度。一(yī)般來(lái)講，剛度越高，接觸體(tǐ)就(jiù)越硬。
·cmax：為(wèi)阻尼（Damping)，是一(yī)個(gè)非負的實數，用于指定接觸材料的阻尼屬性。
·d：稱為(wèi)穿入深度（Penetration Depth)，定義ADAMS/Solver啓動完全阻尼的深度。
ADAMS/Solver使用一(yī)個(gè)立方函數來(lái)模拟阻尼系數，當深度為(wèi)零時(shí)阻尼系數為(wèi)零，當深度達到所定義的穿入深度時(shí)為(wèi)完全阻尼。
·e：力指數（Force Exponent）：ADAMS？Solver将法向作(zuò)用力建摸為(wèi)一(yī)個(gè)非線形彈簧阻尼器(qì)。
（二）基于力的接觸（Force-Based Contact）模型
基于力的接觸是作(zuò)用在零件上(shàng)的特殊的力。當指定的零件幾何體(tǐ)彼此進入一(yī)個(gè)預定義的接近程度，這(zhè)些(xiē)力就(jiù)将會激活。ADAMs/Solver将根據一(yī)個(gè)接觸數組來(lái)确定這(zhè)些(xiē)力的值，而該數組中的幾個(gè)主要參數與IMPACT函數中的參數意義相似。具體(tǐ)如(rú)下(xià):
·剛度：單元的穿入深度所産生(shēng)的力。
·力指數：力變形特征的指數。
·阻尼：最大粘性阻尼系數。
·穿入深度：全阻尼開始啓動的穿入深度。
·靜摩擦系數（μs)：作(zuò)用在相對運動相反方向上(shàng)的摩擦力與法向作(zuò)用力的比值。
·靜摩擦滑動速度（Vs)：靜摩擦系數達到全值的速度。
·動摩擦系數（μk)：作(zuò)用在相對運動相反方向上(shàng)的摩擦力與法向作(zuò)用力的比值。
·動摩擦滑動速度（Vk)：靜摩擦系數完全轉變為(wèi)動摩擦系數的速度值。
幾個(gè)摩擦參數的關(guān)系如(rú)下(xià)圖所示：
這(zhè)些(xiē)參數的設定是令大多工程師們較頭疼的，在對其含義透徹理(lǐ)解的基礎上(shàng)還涉及較多的工程實際經驗。不僅要考慮相碰撞的兩物體(tǐ)的材料，還與機構所工作(zuò)的環境（有無潤滑油）有關(guān)，經過多次實驗且與有經驗的工程師交流，最終将接觸約束的各參數定義為(wèi)下(xià)表（表3-l）所示：
|
k |
e |
c |
d |
μs |
Vs |
μk |
Vk |
|
1e5N/mm |
1.5 |
50N-sec/mm |
0.1mm |
0.08 |
0.1mm/sec |
0.05 |
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表3-1接觸約束的參數定義
2.運動激勵與力：電機轉速與輸出扭矩，即在輸入軸的旋轉副上(shàng)施加旋轉運動激勵(Rotational Motion)，使輸入軸保持等速旋轉，在輸出盤上(shàng)施加負載(Simple_component Torque）。
約束定義完後需對整個(gè)模型進行校(xiào)驗，确保所有的零件均施加了(le)約束且約束施加合理(lǐ)準确。下(xià)面是驗證結果：
VERIFY MODEL:.RV_reducer
29 Gruebler Count (approximate degrees of freedom)
26 Moving Parts (not including ground)
20 Revolute Joints
3 Fixed Joints
3 Parallel_axes Primitive_Joints
1 Motions
2 Gears
29 Degrees of Freedom for .RV_reducer There are no redundant constraint equations. Model verified successfully
仿真到某一(yī)時(shí)刻的模型見下(xià)圖：
3.2.3 RV減速器(qì)虛拟樣機的驗證
為(wèi)了(le)檢驗不同的輸入角速度情況下(xià)，輸出角速度與輸入角速度的關(guān)系是否保持為(wèi)減速比，可将輸入角速度設置為(wèi)變量，取不同的值進行驗證。
（1）空載情況下(xià)
本課題中對輸入轉速取兩個(gè)值（n1=500轉/分(fēn)3000度/稍及n1=100轉/分(fēn)=600度/秒(miǎo)）分(fēn)别進行了(le)仿真，仿真結果如(rú)下(xià)圖（圖3-9，3-10）：
按RV減速器(qì)傳動比的理(lǐ)論計算(suàn)公式i
16=1+
，由村(cūn)課題所研究的RV減速器(qì)的參數：Z
2=34，Z
1=10，Z
7=30，計算(suàn)得到總的傳動比為(wèi)103，而由仿真得到的傳動比在圖3-8中為(wèi)i=3000/29.12=103.02，在圖3-9中為(wèi)i=600/5.829=102.93，且圖中擺線輪與輸出盤的角速度相等說(shuō)明輸出部分(fēn)施加的約束滿足等角速度輸出原理(lǐ)。
（2）額定負載下(xià)
在輸出軸上(shàng)施加58N·m的力矩，輸入軸轉速為(wèi)1500轉/分(fēn)（即9000度/秒(miǎo)），仿真的結果為(wèi)：
虛拟樣機模型驗證的結論：對該虛拟樣機模型，隻要定義了(le)輸入轉速和負載扭矩，就(jiù)可以進行正确的仿真，并且傳動比總為(wèi)103，也(yě)就(jiù)是說(shuō)該模型适合于任何工況，并且針齒與擺線輪間(jiān)作(zuò)用力的變化(huà)規律符合工程上(shàng)的實際情況，因此該樣機模型建立正确，可以進行下(xià)面的分(fēn)析。
