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MASTA是当今世界上功能最强,覆盖面最宽,技术最深,实用性最强的传动系统选配、设计/开发、制造一体化大型专用软件系统。MASTA软件应用涵盖了舰船、工业(包括风电齿轮箱等)、车辆和航空领域。
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: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。
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FE无缝接口引入;
(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: 基于新一带可视化软件技术,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。
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。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。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). 系统动力学分析和优化:
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
3)锥齿轮(螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮):
• 通过锥齿轮设计和强度校核功能和宏观参数优化功能以及齿面优化功能将强度计算和精确的刀具设计,机床调整以及齿面形状和齿根形状优化紧密联系在一起,以确保实际制造所获得的齿轮强度比预期的要更好。同时也可精确计算齿轮胶合强度。
(2)、轴:
•同Nastran或Ansys实现无缝接口,实现对任意形状轴的应力和变形精确计算
• 疲劳寿命计算基于认可的经验和理论,并针对大量试验数据予以验证
(3)、轴承:
• 轴承使用考虑边缘应力集中的六自由度非线性精确模型,采用ISO/DIN281补充4标准校核寿命,校核时考虑考虑错位、内部间隙、预紧力、轴承材料的耐久极限和润滑质量的影响。
• 可详细查看轴承内部细节的计算结果,如滚子载荷,滚子变形和错位,滚子的应力,接触半径,转速和EHD油膜厚度等。
(4)、壳体
• 同Nastran或Ansys实现无缝接口,精确考虑壳体变形对内部系统的影响,同时实现对任意形状壳体的应力和变形精确计算。
(5)、同步器
• 通过对变速器换档性能的分析,得到合适的同步器总体尺寸,确保换档力合适,换档性能良好。
其四:强大的齿轮制造模拟和分析功能
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线齿轮各类加工方式和机床的齿轮、刀具、工艺优化手段。例如,齿轮设计中现有刀具的再利用,新刀具优化设计,机床调整优化,齿轮—刀具—工艺之间匹配性优化,粗/精加工以及热处理变形等之间匹配性优化等,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。
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