SMT—MASTA传动系统仿真软件
SMT 的旗舰软件MASTA 是行业公认的专业动力传动系统分析工具
变速器/驱动桥专用设计分析制造MASTA软件
概述
MASTA是传动系统选配、设计/开发、制造一体化大型专用软件系统。MASTA软件应用涵盖了车辆(包括变速器、驱动桥和分动器)、舰船、工业(包括风电齿轮箱等)和航空领域。
MASTA包含两部分:设计分析部分和齿轮制造部分,针对车辆,还有整车匹配部分。设计分析部分包含三个方面的功能:建模或设计功能,分析功能,优化功能。这三方面的功能都覆盖三个层面:零件,部件或称子系统,总成或称系统。
2.MASTA的使命
MASTA的使命是:最大限度地优化传动系性能,降低设计/开发/制造成本和周期。它是通过如下三大方面的核心功能来实现这一使命的:
其一:优化系统协调性达到功率密度最大化
系统协调性是指齿轮/轴/轴承/壳体等各零件组成一个齿轮箱或驱动桥,各零件之间因相互位置关系不同以及零件之间尺寸/材料配置不同而引起的系统动静态特性好坏。具体包括系统的总体刚性、系统的整体寿命和系统的动态特性。
优化系统协调性就是在给定空间条件下,优化各零件之间相互位置布局关系,使总体刚性达到最大,优化各零件之间寿命匹配使寿命分散性尽量小,优化动态特性使系统对同等振动/噪音激励(如齿轮传动不平稳性)的响应降到最低。
其二:优化零件设计
MASTA自身以及通过和各种标准有限元(FEA)软件包进行无缝接口,提供了详细设计和优化各类齿轮、轴、 轴承、壳体以及任意异型件所需要的全部技术和手段。使用极为简单方便。尤其值得一提的是,在优化所有零件时,MASTA既可对它们独立于系统进行设计和优化,也可将它们作为系统中的一个成员来进行。
其三:优化制造成本
MASTA从两个方面大幅度地优化制造成本,同时确保传动系统性能:
(1)．协助确定主要零件的合理制造工艺配置:所谓合理制造工艺配置,是指针对一个给定的传动系统,在给定批量和成本下使各主要零件之间寿命分散性尽可能缩小的工艺配置。要了解一种制造工艺配置是否合理,就需要有准确的有关该变速箱中各主要零件设计寿命作为客观依据。这正是MASTA软件部分功能。
(2)．大幅度降低齿轮制造成本:MASTA提供了一整套完整精确的适合于圆柱齿轮滚/插/剃/磨工艺以及螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮各类加工方式和机床的齿轮、刀具、工艺优化手段,达到彻底消除齿轮设计—制造,以及制造工序之间的潜在的不匹配性带来的高成本制造。
3.MASTA的功能:
其一:强大的建模功能
(1)．建模零件类别: 各种齿轮包括圆柱齿轮,行星轮、直齿锥齿轮,螺旋锥齿轮,准双曲线齿轮、标准和非标准轴承、离合器／同步器都可以参数建模,壳体和行星架、差壳、薄壁轮辐等复杂异型件都可经过有限元刚度矩阵缩合无缝接口导入；
(2)．各种复杂布局:
1)轴交角:平行轴；垂直轴； ～360 任意角度相交轴
2)齿轮传动链：锥齿轮传动链(多个相同或不相同的小轮与同一个大轮啮合)
圆柱齿轮传动链(3个或3个以上圆柱齿轮啮合)
3)行星轮系:常规行星轮系；复杂惰轮式行星轮系
(3)． 各种复杂系统受载情况:单一载荷
载荷谱
各种百分比下系统变形与零件寿命
(4)．各种视图: 除二维／三维零件图以及全部三维装配图外,还提供符合工程师需要的二维装配图；
(5)．建模界面极为友好: MASTA是基于新一带可视化软件技术,如同现代所有CAD和有限元软件一样,以极少量的培训即可开始使用,操作所需要的清单全面显示在界面上,无需靠日复一日的熟悉和记忆。
其二:精确系统分析与优化功能
(1)．系统总体刚度分析和优化:
传动系统总体刚性是指传动系统受外载后变形的难易程度。两个相似的传动系统系统,可以因微小布局上差异导致完全不同的失效模式和寿命。一般而言,系统总体刚性越高,系统变形对各零件寿命的折损越小。优化总体刚性就是选择最佳总体布局将各零件受载变形迭加后在各齿轮和轴承处的综合变形达到最小。通过MASTA软件的系统变形分析,可以很方便地计算传动系统的总体刚度,并通过改变总体布局和优化零件设计从而优化传动系统的总体刚度。
(2)．系统主要零件寿命计算并等寿命化:
一般而论,一个传动系统的寿命是按主要零件:齿轮/轴/轴承/壳体中最短寿命的零件确定的。因此,平衡传动系统中这些主要零件的寿命使传动系统的寿命达到最长是传动系统设计/开发的核心任务之一。利用MASTA软件可以迅速地计算和提供这些主要零件在各种工况和材料下的寿命。为平衡各主要零件寿命、优化传动系统寿命提供了有效完整的手段。
(3)．系统动力学(NVH)分析和优化:
NVH是传动系统的关键问题之一,MASTA通过系统变形分析得到齿轮的错位,再经过齿面接触分析,得到传递误差,即得到传动系统振动和噪音的来源。再通过系统动力学分析,基于内置的有限元动力学模型,考虑轴、齿轮、轴承和壳体的动态特性,得到系统对激励的响应,从而可评估系统的动态特性,并对系统进行优化,降低系统对传递误差的敏感性,从而改善振动和噪音性能。
其三:各种零件精确分析和优化功能
(1)．齿轮:
1)圆柱齿轮:
强度计算可基于实际加工中所用滚刀或插齿刀形状,不是假想配对齿条的形状,故危险截面位置精确,危险截面处危险应力更接近实际情况。
采用ISO6336中精确方法计算齿轮弯曲和接触强度,并可采用AGMA标准校核弯曲和基础强度,计算齿轮胶合强度,同时考虑由于系统变形导致的齿轮错位对齿轮强度和寿命的影响。
根据不同载荷、刀具和特定应用条件对圆柱齿轮副和齿轮链进行宏观几何参数优化
通过齿面接触分析和微观修形,提高圆柱齿轮承载能力和减小齿轮噪音
对不适用于标准(如ISO和AGMA)规定的假设条件的高重合度齿轮和大螺旋角、大齿宽的齿轮,基于齿轮三维有限元接触分析,精确计算齿根应力和齿轮传递误差,并进行精确修形。
2)行星轮:
可以对简单行星轮系和复杂行星轮系进行建模和分析,分析时考虑行星轮的啮合相位、均载情况、侧隙和系统变形导致的齿轮错位
可以对行星轮系进行二维和三维修形设计和分析,精确计算行星轮系的传递误差
