AVL Project Status Report - AVL - 全球专业的汽车 ... · 间隙分析...
64
Transcript of AVL Project Status Report - AVL - 全球专业的汽车 ... · 间隙分析...
25/31/2017KISSsoft 3-2017
目录
1.轴和轴承
2.圆柱齿轮
3.锥齿轮
4.其他齿轮模块
5.轴-毂连接
6.连接件以及其他机械单元
7.塑料材料管理
一. KISSsoft
35/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
轴承外圈变形
应用 例如：行星轴承或是用到空心轴上塑性较大的轴承
限制 目前只能用于单个轴承计算
边界条件 可定义不同的边界条件
45/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
可计算得到轴承的可靠性和寿命相关的曲线。
既可获得单独的轴承可靠性曲线，也可得到轴承系统可靠性曲线
许用可靠性 许用可靠性可在module
specific setting中进行设置。
之后就可在该许用可靠性的条件下计算得到轴承寿命
轴承计算 设置“不包含压力角”被移除
轴承的可靠性和校核
可靠性
55/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
现在可分别定义各个轴承的机油纯净度
温度 可在载荷谱中分别定义轴的温度，将会影响到轴承的预紧进一步影响轴承的载荷
切片的数量 对于滚子轴承，可改变轴承的切片数量查看滚子和滚道的接触情况
轴承计算细节
机油纯净度
65/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
滚道应力 滚子轴承可计算得到滚道内外圈的接触应力
滚子表面应力结果可以计算和显示。
对于经过表面硬化处理的轴承非常有用，例如：回转支撑轴承
轴承、接触应力和表面应力
滚子表面应力
75/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
使用“滚子轴承ISO/TS
16281”和选择轴承类型，基本尺寸和载荷数据
启动选型功能 选择精选型功能图标或者是从菜单中选择“计算/精选型”
设置选型功能 定义每一个值的上下限和步长，然后基于内部几何算法计算每一个组合
几何限制 定义外圈的厚度下偏差和滚子的长宽比
轴承设计工具
基础定义
85/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
选择“Calculate”按钮进行计算
结果表格 图表中会列出轴承的几何尺寸。表中的Case均可进行筛选、储
存和删除。每一列参数都可显示和隐藏，也可进行重新排序
结果图例 不同的轴承类型，例如尺寸和基础载荷/承载能力可以显示在一张
图中，便于从中选出最大承载能力的轴承
轴承设计工具
开始计算
95/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
现在可以使用局部坐标和全局坐标系
零部件编辑 对于同心轴，在系统编辑器里面可罗列所有轴段的信息。因此，材料、转速、温度和其他属性都均可在其中定义。
转速输入 对于同心轴，转速的定义已经放到“Elements-editor”中
轴编辑
零部件位置
105/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
显示顶点
可显示节锥顶的位置
使用右键点击show
Display reference
pitch cone显示顶点
轴编辑器，锥齿轮，节锥顶
锥齿轮
115/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
轴向轴承目前可用于轴与轴外侧固定
显示/隐藏轴 在轴系统中，用户可决定该轴是否在系统中显示
轴编辑
轴向轴承
125/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
轴粗选型 只能用于单根轴。在名义应力下自动定义轴和轴承的尺寸
无初始尺寸 假如没有定义几何尺寸，KISSsoft将会提供推荐尺寸。
有初始尺寸 假如定义了起始尺寸，那么KISSsoft将会对直径进行调整。
轴和轴承选型
135/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
空心轴强度 当前可设置空心轴的内孔在加工前或加工后是否进行了热处理
轴的强度校核 轴强度校核沿用FKM准则，5.5节添加了表面
热处理部分的疲劳极限的详细计算方法
轴强度校核
145/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
不平衡响应 新增了不平衡响应计算
参数可变 对于不平衡计算，不平衡质量位置和轴的转速均可设为变参
阻尼 材料和轴承阻尼可定义
输出结果 可自定义轴上的各位置处的点，并通过些点来查看不同轴位置处的响应情况
轴不平衡响应
155/31/2017KISSsoft 3-2017
1.轴和轴承
新增和更新了计算方法现包括：
Niemann/VDI 2204
ISO 7902
DIN 31652
DIN 31657
Spiegel
计算方法
液动轴承
165/31/2017KISSsoft 3-2017
2.圆柱齿轮
增加了JIS B 1702的齿轮精度标准
精选型 每一个齿轮都可以单独的设置工具列表
精选型 恢复工具可以恢复删除的Case
JIS 标准
各种计算
175/31/2017KISSsoft 3-2017
2.圆柱齿轮
一个LDD中可能包含了负
值，因此需要改变作用齿面。每一级下的线载计算对应正确的齿面。
线性载荷 在LDD中，线性载荷目
前都显示在所有的载荷级中。两个齿面均显示线载以防LDD中受载齿面变化
间隙分析 延用ISO6336-1，附录E
LDD定义
考虑载荷谱下的线载分布计算
185/31/2017KISSsoft 3-2017
2.圆柱齿轮
轴的弯曲(考虑壳体
和轴承对每一个齿轮的影响）
齿轮体和扭矩 可单独考虑弯曲、齿轮体和扭转的影响
可靠性 可靠性作为一个随运行时间变化的曲线显示
许用可靠性 可计算所有齿轮点蚀和弯曲寿命以及子系统的可靠性。定义了许用可靠性，就可得到系统寿命
轴弯曲
线性分布计算，可靠性
195/31/2017KISSsoft 3-2017
2.圆柱齿轮
评估一对齿轮的啮合噪声水平
理论基于经验方法计算，可参考THE-KSS-WW-
1707-00-KAG-Gear-
Mesh-Noise.pdf
精选型 在精选型中可计算所有选型方案的声压级
计算
噪声水平评估
205/31/2017KISSsoft 3-2017
2.圆柱齿轮
非对称齿可通过压力角修型定义，参看THE-KSS-WW-1705-00KAG-Asymetrical-
Cylinder-Gear-Teeth.pdf
应用 主要为了满足单一转向实现最大功率密度。可用塑料齿轮或粉末冶金齿轮
几何尺寸定义 通过输入名义压力角和两尺侧修型定义，也可导入包含齿形的CAD模型
计算方法 接触分析包含传递误差，接触压力，校核，微点蚀，功率损失，磨损以及基于FEM的齿根应力计算。
215/31/2017KISSsoft 3-2017
3.圆锥齿轮
选型流程
I阶段• 定义棒料直径• a（中心距），b（齿面宽）
II阶段• 定义宏观尺寸• Mn，Z，α，β，x，hap,hfp…
III阶段• 定义微观参数• 齿面修形
目标• 优化载荷分布• 制造误差补偿
• 更低的噪声，振动，功率损失
• 更高的齿面胶合强度，点蚀（微点蚀）强度…
修型选型功能，参看THE-KSO-WW-1701-00-KAG-Bevel-Modifications-Sizing.pdf
225/31/2017KISSsoft 3-2017
3.锥齿轮
修型流程
输入运行工况（功率，转速…）
宏观参数轴/壳体变形
修型部分载荷修型组合
输出• PPTE
• 最大赫兹应力• 最大齿根应力• 最大接触温度
• 选择计算>修型选型或单击选型图标
修型选型功能，参看THE-KSO-WW-1701-00-KAG-Bevel-Modifications-Sizing.pdf
235/31/2017KISSsoft 3-2017
3.锥齿轮
在“最终加工”中添加了齿根加工选项
LTCA 改善了轴的连接计算，连接到轴文件或是手动输入的变形量可对齿轮1和2单独设置
修型 增加了额外的修型类型
最终加工
其他计算
245/31/2017KISSsoft 3-2017
4.其他齿轮模块
增加了ISO/DTR 19042-1 方法，考虑 B1 和 B2 ，求解硬度曲线
修型选型 当前轴的变形一个载荷等级只计算一次，因此可以加快选型计算速度
磨损 添加了磨损体积和磨损质量的计算
齿面破损
其他计算
255/31/2017KISSsoft 3-2017
5.轴和轮毂的连接
AGMA 6123-C16
结果 齿轮剪切强度和轮毂断裂
选项 包含轴的偏斜和齿轮鼓形修型计算
报告 包含载荷数据，许用应力等级和安全系数
计算方法
鼓形耦合
265/31/2017KISSsoft 3-2017
6.连接件、其他机械单元
在Z方向的无限大的体
计算基础
结果 各种应力可用图形显示在报告中
几何尺寸定义 与X-轴相关的直线修型（正值=移除的材料），外部文本可通过例如excel进行编辑
基于数值方程求解，计算结果包含所有x和y上点，
应力结果以云图形式显示。非有限元算法。
体类型
任意形状的线性接触
275/31/2017KISSsoft 3-2017
6.连接件、其他机械单元
通过定义点X、Y的坐标
（通常为对称形式）在图表中生成体的形状，注意单位是[mm]
体的宽度
目的
参考
可设置两个体的偏置和不同的宽度，可考虑接触边缘应力分布
对比赫兹理论其结果更精确
K.L. Johnson, “Contact
Mechanics”,
Cambridge University
定义方式
任意形状的线性接触
285/31/2017KISSsoft 3-2017
6.连接件、其他机械单元
标准更新（DIN EN 13906-
1:2013）当前公差/质量标准可单独用于几何尺寸和力的计算
卡簧 标准更新（DIN EN13906-
3:2014）
其他 添加和更新了一些簧丝直径公差直径公差根据DIN
EN10218:2012 T1-T5和DIN
EN 10270-3 T12-T15添加材料数据使用当前标准
压缩弹簧
弹簧
295/31/2017KISSsoft 3-2017
齿轮测试 实验数据 齿轮特定材料数据
7.塑料材料管理器
通常对于塑料齿轮来说，材料数据不可用。对于不同的塑料齿轮即使是做过试验测试也很难转换成塑料齿轮在不同校核方法下所需的S-N曲线
测试数据 假设测试数据可用，分析也比较困难，特别是静态评估
解决方法 随着新的塑料材料管理器的引入，可以快速分析齿轮测试数据并转换成适用于齿轮校核的材料数据
问题
305/31/2017KISSsoft 3-2017
7.塑料材料管理器
增加了新的塑料材料到数据库中自动生成相应的*.dat文件
疲劳数据分析 从静态循环失效测试中计算许用齿根和齿面应力
VDI2736 计算磨损因子和传热系数
使用目的 转换塑料齿轮测试数据到KISSsoft材料数据库中
参看THE-KSO-WW-1710-00-KAG-
Plastic-Material-Manager-AP.pdf
塑料材料管理器
功能
315/31/2017KISSsoft 3-2017
目录
1. 建模i. 多级齿轮库
ii. 轴分割
iii. 壳体建模
2. 模板i. 载荷谱
ii. 辅助结果
iii. 设置
3. 特定功能i. 系统可靠性
ii. XML导出
iii. 热膨胀参考点
iv. 轴选型
4. Handlingi. 重命名
ii. 2D图接口
iii. 载荷分布系数
iv. 功率分配
v. 基于有限元的行星架变形
vi. 动响应/壳体刚度
二. KISSsys
325/31/2017KISSsoft 3-2017
建模
• 常用传动齿轮组
扩展添加了常用的传动齿轮组模板
335/31/2017KISSsoft 3-2017
建模
• 轴分割
345/31/2017KISSsoft 3-2017
建模
• 壳体建模
355/31/2017KISSsoft 3-2017
模板
• 载荷谱
- 每一级可单独定义KHb 和 Kgam
- 每一级可单独定义轴温度
365/31/2017KISSsoft 3-2017
模板
• 载荷谱
- 自动考虑额外列定义载荷谱
375/31/2017KISSsoft 3-2017
模板
• 载荷谱
- 每一级都可进行模态分析和接触分析- 分析类型更新并且每个选项都可以导出KISSsoft文件
385/31/2017KISSsoft 3-2017
模板
• 载荷谱
- 自动导出所选载荷谱数据（定义额外数据）- 载荷谱数据赋予用户自定义Excel文件
395/31/2017KISSsoft 3-2017
模板
• 辅助结果
- 对每个单元类型的重新设计- 全新的扭振计算和价格设定
- 增加设置选项，可选择计算考虑因素
405/31/2017KISSsoft 3-2017
模板
• 设置
- 针对系统工作寿命和可靠性分析的全新输入
- 自动添加或删除变量
415/31/2017KISSsoft 3-2017
特定功能
• 系统可靠性
可根据各轴承的可靠度，计算出整个系统的可靠度与寿命关系
425/31/2017KISSsoft 3-2017
特定功能
• XML导出
435/31/2017KISSsoft 3-2017
特定功能
• 热膨胀参考点
445/31/2017KISSsoft 3-2017
特定功能
• 轴选型
455/31/2017KISSsoft 3-2017
HANDLING
• 检查, 重命名，移动目标至树
465/31/2017KISSsoft 3-2017
HANDLING
• 2D图接口
475/31/2017KISSsoft 3-2017
HANDLING
• 载荷分布系数
485/31/2017KISSsoft 3-2017
HANDLING
• 功率分配
495/31/2017KISSsoft 3-2017
HANDLING
• 基于有限元的行星架变形
- 当载荷更改后，dr_p和dt_p值会由KISSsys自动重新计算
505/31/2017KISSsoft 3-2017
HANDLING
• 动响应/壳体刚度
• KISSsys动响应分析同时还会考虑齿轮啮合刚度变化和传递误差引起的动态载荷（除了2016版本中考虑的不平衡载荷外）
• OptiStruct有限元求解器（ALTAIR / Hyperworks）现在可以导出KISSsys格式的缩减矩阵。该缩减刚度矩阵可通过壳体刚度计算得到。因此，目前刚度矩阵文件支持的格式包括：
• KISSsys格式：ANSYS（CADFEM 命令），OptiStruct（直接生成）。
• 原始格式：ABAQUS，NASTRAN，Code_Aster
515/31/2017KISSsoft 3-2017
目录
1.综述
2.直齿齿根FEM
3.行星架FEM
4.齿轮体变形FEM
5.KISSsys中壳体变形FEM
三. FEM
525/31/2017KISSsoft 3-2017
1. 综述
2017_03版本关于FEM的功能更新可参看THE-KSS-WW-1703-00-KAG-Overview-FEM-Integration.pdf
通用 所有KISSsoft FEM的计算（行星架、齿轮体和齿根应力）作为输入细化（网格密度）FEM
Z010 2D FEM计算齿根应力。对于斜齿轮，采用当量直齿轮进行计算。齿轮既可以在内齿圈固定，也可以在切片端面固定。新模块：Z38
Z014 行星架FEM计算：可以从轴材料库中去选择行星架的材料可以通过几何因子或实际几何尺寸定义行星架尺寸参数
KISSsys 行星架FEM计算必须添加打开KISSsoft界面设计行星架的接口。之后在KISSsoft中计算结果就会同步到KISSsys中。之后，螺栓相对于支架轴的倾斜量（dr，dt）将会自动同步到KISSsys中。
W010/
K016可以从齿轮体的计算中读取刚度矩阵。其他有限元计算的刚度矩阵也可用。刚度矩阵读取License：K20a-general, K20b-ABAQUS, K20c-NASTRAN, K20d-Code_aster,
K20e-Native ANSYS
KISSsys 壳体刚度矩阵计算
535/31/2017KISSsoft 3-2017
1.综述
Code Aster是一个由EDF France开发的有限元程序，并且在2001一年开放代码。（www.code-aster.org）
Salome 是一个2001年发布的开源
软件，为很多仿真工作提供了一个大量仿真的前后处理的通用平台.
(www.Salome-platform.org)
设置路径FEM和JAVA路径
输入• KISSsoft/KISSsys
前处理• Salome
求解• Code Aster
输出• KISSsoft/KISSsys
后处理• Salome
Salome 和Code Aster的使用
545/31/2017KISSsoft 3-2017
2.齿根应力FEM
ISO/AGMA 校核 齿根应力计算是齿根某个截面的结果，其齿厚和曲率半径是通过理论滚刀（ISO6336）或齿形插刀（AGMA2101）计算得到。
可根据计算获得标准齿廓下的齿轮相对较好的结果
当使用FEM 以下情况可以提高齿根应力计算结果的准确性：• 齿轮压力角大于22.5°或小于17.5°• 齿轮螺旋角大于25°• 齿轮大变位系数• 齿轮修形• 齿轮高的重合度• 齿轮根切或• AGMA内部齿轮（尺寸因子没有公式）• 非渐开线齿轮（例如摆线）
精度
齿根应力的FEM计算，参看THE-KSS-AS-1702-00-EES-Tooth-Root-FEM.pdf
555/31/2017KISSsoft 3-2017
2.齿根应力FEM
通过定义基准齿廓或者刀具形状获得。例如，包括刀具缺口或是其他非标准的齿根形状
添加计算 添加“FEM tooth root stress”
计算设置 选择计算齿轮，边界和网格密度
运行计算 按“F5”
结果 在结果窗口或是报告中查看结果
齿根形状定义
基于虚拟直齿的齿根应力FEM
565/31/2017KISSsoft 3-2017
2.齿根应力FEM
齿轮可以通过约束轮辐的内径或是外径固定，也可约束齿轮分割段侧面
对于斜齿轮，运用当量直齿进行计算
在设置上，当量直齿的数据会自动转换。
设置和虚拟直齿
575/31/2017KISSsoft 3-2017
2.齿根应力FEM
FEM 工具 假如已经做过设置，SALOME将会自动开始
打开网格 创建一个新的网格和从*temp文件夹中导入*unv文件
显示网格 激活视角，最大视角，选择顶部视角，自适应视角
详细齿根 受到例如网格节点的影响
齿轮类型 内外齿轮
齿面类型 渐开线和非渐开线
基于虚拟直齿的齿根应力FEM
585/31/2017KISSsoft 3-2017
2.齿根应力FEM
云图 SALOME可显示包含或是不包含网格的齿根云图
基于虚拟直齿的齿根应力FEM，可参看THE-KSS-WW-1706-00-KAG-Salome.pdf
595/31/2017KISSsoft 3-2017
3.行星架FEM
网格密度 网格密度可选
预览 SALOME中可进行网格预览
几何尺寸定义 可用几何因子或是实际尺寸定义几何
孔 可在行星架侧边添加孔
基于FEM的行星架扭曲计算
605/31/2017KISSsoft 3-2017
4.齿轮体FEM
齿轮体变形 当前版本可计算齿轮体的变形，计算得到的变形会转换到运动面内。非对称齿轮体也可用
网格密度 可自定义网格密度
内齿轮 内齿轮也可以考虑
几何尺寸定义 可通过几何因子或数值
应用 齿轮体的变形可以考虑到轴的齿向计算，线载计算（ISO 6336-1,附录E）和接触分析
轮毂或轮辐对接触的影响
615/31/2017KISSsoft 3-2017
5.KISSSYS中壳体有限元
ALTAIR/HyperWorks可以导
入缩减的刚度矩阵到KISSsys中。缩减的刚度矩阵可用于壳体变形计算。
当前支持的格式 ABAQUS, NASTRAN,
Code
Aster,ALTAIR/HyperWork
s,ANSYS
结果图表 可在KISSsys中显示FEM
模型坐标系下的壳体变形
ALTAIR
支持更多的有限元格式
625/31/2017KISSsoft 3-2017
目录
1.支持的CAD接口
四. CAD接口
635/31/2017KISSsoft 3-2017
1. CAD接口
当前版本可用的CAD接口
