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1動力學(xué)模型樣機的建立
減速器位于車體前部兩側(cè) ，在行星轉(zhuǎn)向機和主動輪之間 ，用來進一步降低從發(fā)動機傳過來的轉(zhuǎn)速 ，從而增大扭矩。它的減速原理是單一周轉(zhuǎn)輪系機構(gòu) ，行星傳動系機構(gòu)在保證傳動齒輪較小的情況下 ，得到較大的傳動比 ，從而得到較好的減速效果。它簡化后的主體構(gòu)件包括 4個行星齒輪、1個太陽齒輪、1個齒圈、1個行星架、軸和箱體。在建立減速器虛擬樣機模型之前作如下假設(shè) ： 1）減速器各構(gòu)件均為剛體 ，不考慮構(gòu)件的彈性變形 ； 2）通過給太陽齒輪與行星架的旋轉(zhuǎn)副 ，添加一個運動 ，即速度函數(shù) ，作為減速器的動力輸入 ； 3）忽略小質(zhì)量 （小質(zhì)量基本不影響動力學(xué)仿真運算的結(jié)果 ） ，將較大質(zhì)量和較大的慣性進行等效 ，轉(zhuǎn)移到 8個基本構(gòu)件上。其簡化圖如圖 1所示 ，行星架通過花鍵與軸結(jié)合成一體 ，齒圈不動 ，與慣性坐標系固連。行星齒輪、太陽齒輪、齒圈通過齒輪嚙合連接。
該模型用 Pro /E按照實物尺寸建立減速器的實體模型 ，通過 Virtual1Lab的 CAD 接口轉(zhuǎn)換成 Catia模型 ，運用其裝配功能 ，確定各構(gòu)件的相對位置。然后在分析模型中確定各構(gòu)件的約束關(guān)系。由于行星輪系的 4個行星齒輪中只要 1個便可以實現(xiàn)動力的傳遞 ，其余 3個行星齒輪的作用是為了提高該減速器的可靠性。該模型中只用到了 1個行星齒輪 ，在后一步的齒輪磨損、疲勞等的校核時 ，根據(jù)實際情況 ，可以按一定的系數(shù)來降低齒輪所受到的載荷。
各構(gòu)件的約束關(guān)系。
2模型驗證
211模型驗證方法
判斷虛擬樣機模型及其仿真結(jié)果是否準確的最終辦法是通過與實際機械系統(tǒng)的試驗數(shù)據(jù)進行比較 ，考察試驗數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果的一致性。在進行仿真模型驗證時 ，需要對物理樣機的實測數(shù)據(jù)進行檢查 ，應(yīng)保證實際系統(tǒng)的試驗條件及其它運行條件與仿真樣機的一致性 ，如果試驗條件不一致 ，那么仿真結(jié)果與實測數(shù)據(jù)就沒有可比性 ，常用模型驗證方法有動態(tài)關(guān)聯(lián)法。
動態(tài)關(guān)聯(lián)法是定性的評價方法 ，它的基本思想是 ：通過 2個序列的誤差計算 ，可以給出某一性能指標來度量 2個時間序列一致性的程度。包括 THEIL不等式法、灰色關(guān)聯(lián)度法。
對于單輸出的時間序列 ， THEIL不等式系數(shù)定義為μ= 1 n∑n t =1（ x t - y t）2 1 n∑n t =1 x 2 t + 1 n∑n t =1 y 2 t，（1）式中： x t是實際系統(tǒng)運行時主要測量參數(shù)的時間序列； y t是仿真系統(tǒng)仿真運行時產(chǎn)生的相應(yīng)時間序列。
當x t = y t對于所有的t = 1，2，…
， n成立時，μ= 0表示 2個時間序列完全一樣；而x t = - y t對于所有的t =1，2，…
， n成立時，μ= 1表示 2個時間序列完全不一樣。μ越接近于 0，則表示 2個序列越一致，而 μ越接近于 1，則表示 2個序列越不一致。
定義x t和y t之間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)為ρt = m in t | X t - Y t | +ξmax t | X t - Y t | | X t - Y t | +ξmax t | X t - Y t |。
（2）當 | X t - Y t | ≡C （常數(shù)）時，則定義 ρt =1.
式（2）中 ξ∈（0，1）為分辨系數(shù)，ξ值視具體情況而定。一般取 ξ∈< 0，1 >或 ξ∈< 0，015 >。對于給定的 ξ，ρt越大，則認為x t和y t之間的關(guān)聯(lián)程度越高。
灰色關(guān)聯(lián)度的定義為γ1 n∑n t =1λtρt。
?。?）當 ξ取值較小時，仍能得到較大的 γ（γ> 015） ，則認為仿真模型輸出與參考輸出之間具有較強的相關(guān)性，而且對于取定的 ξ，γ越大二者的關(guān)聯(lián)性越強。λt是權(quán)函數(shù)，它的取值一般根據(jù)具體的問題憑經(jīng)驗而定，也可以運用各評價因子超標準倍數(shù)來確定，即λt = p t /p，（4）式中： p t為斷面評價因子t的超標倍數(shù)； p = ∑m k = 1 p t。
212驗證建立的模型
由于自行火炮的封裝性和工作條件的惡劣性，
給傳感器的安裝帶來了困難，所以對于減速器而言，其各個構(gòu)件的轉(zhuǎn)速還沒有辦法測量，在這里對于模型的驗證，將采用理論值作為減速器物理樣機的測量值。
假定給該虛擬樣機模型的太陽齒輪與行星架的轉(zhuǎn)動副上添加某個運動，恒定轉(zhuǎn)速 ω1 = 500 r/min，由于這是相對運動，將其轉(zhuǎn)到具有絕對運動的太陽齒輪上，得到太陽齒輪的轉(zhuǎn)速為 69318 r/min.經(jīng)過減速器后得到軸的轉(zhuǎn)速與時間的關(guān)系如圖 2所示。
在理論上，減速器的傳動比為i = 3158，則經(jīng)過減速器后軸的轉(zhuǎn)速 ω2= 1931877 r/min.在虛擬樣機得到的結(jié)果曲線上隨機取 10個值作為仿真的時間序列，實測參數(shù)為恒定值，各值對應(yīng)的關(guān)系如表 2所示。這是單輸出的時間序列，應(yīng)用 THEIL不等式系數(shù) μ來進行驗證，將各數(shù)代入式中，得到μ≈ 0，由結(jié)果可以知道，仿真的結(jié)果與理論的結(jié)果一致，驗證該減速器虛擬樣機與理論值一致。
3仿真算例
發(fā)動機輸出的功率恒定功率 ，假定火炮勻速前進 ，路面與行走系的相互作用按照傳動比的關(guān)系作為減速器軸所受到的扭矩 ，運用逆推的方式 ，通過仿真的辦法可以方便的得到其他各個構(gòu)件的受力狀態(tài)。假設(shè)火炮以二檔速度在 B級路面上平穩(wěn)前進 ，達到穩(wěn)態(tài)。
減速器軸受到的載荷如圖 3所示 ， 發(fā)動機二檔轉(zhuǎn)速通過傳動箱到減速器太陽齒輪的轉(zhuǎn)速是416197 r/min， 通過仿真分析 ， 在二檔速度下太陽齒輪受到的扭矩如圖 4所示 ， 比較這 2個結(jié)果可知 ， 軸與太陽齒輪所受到的扭矩在總體上符合傳動比的關(guān)系。因此 ， 通過虛擬樣機得到了太陽齒輪所受到的扭矩 ， 為下一步應(yīng)用強度理論為齒輪校核打下了基礎(chǔ)。
4結(jié)語
通過 Pro /E實體模型 ， 用 Virtual1Lab建立了某型自行火炮減速器的樣機模型 ， 并利用動態(tài)關(guān)聯(lián)法對所建立的模型進行驗證 ， 確認了該模型的正確性 ， 通過給減速器添加載荷 ， 得到了太陽齒輪的扭矩。下一步工作是用 Virtual. Lab提供的齒輪模塊對齒輪的輪齒進行碰撞力分析 ， 進而校核齒輪。
