直齿圆柱齿轮差速器运动学与动力学分析仿真.pdf

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1、第29卷第8期计算机仿真2012年8月文章编号：1006—9348(2012)08—0344一05直齿圆柱齿轮差速器运动学与动力学分析仿真赵宁，孙向轩，蔺彦虎，郭志强(西北工业大学机电学院。陕西西安710072)摘要：关于电动车操纵稳定性优化问题，设计了某型微电动车用新型直齿圆柱齿轮差速器。为准确把握直齿差速器的功能特点及j二作动载荷情况，在参考锥齿差速器研究方法和成果的基础上，根据直齿差速器的运动特性和转矩特性。为提高性能，采用虚拟样机技术，在PRO／E中建立了直齿差速器三维装配模型，利用无缝接口Meek／pro将模型导入AD

2、AMS中建立虚拟样机模型，在虚拟环境中进行了直线和转弯两种工况下的差速器运动学和动力学仿真，得到了齿轮转速特性曲线和啮合力仿真曲线。通过转速曲线验证了差速功能，并将齿轮啮合力仿真结果与理论数值对比，验证了仿真模型的有效性。啮合力仿真曲线可作为差速器齿轮优化设计的依据，并为动态优化及疲劳寿命预测提供指导。关键词：直齿圆柱齿轮；差速器；动力学；仿真中图分类号：THl32．4文献标识码：BKinematicsandDynamicAnalysisandSimulationofSpurGearMechanismofDifferential

3、ZHAONing，SUNXiang—xuan，LINYan—hu，GUOZhi—qiang(MechatronicsSchoolofNorthwesternPolytechnicUniversity，Xi’anShanxi710072，China)ABSTRACT：Duringthedesignofdifferential'stransmissionusedbymini—electricvehicle，anewtypeofspurgearmechanismwaschosenwiththeaimofproducingeasily．

4、Becauseitishardtoknowthecontactforceaccurately，weanalyzeditsprincipleincludingworkingandtorquecharacteristicbyreferringtOresearchresultsofthecommontype．Accordingtosystemparameters，ageometricmodelwascreatedinPRO／E．andimportedintoADAMSusingasealn—lessinterface—Mech／pro

5、．Thenthesimulationandanalysisofitstwodifferentworkingconditionswerecarriedout，andtheforceandangularvelocitycurveswereacquired．Thoughcomparingforcesofsimulationandtheidealsitua．don，thewaywasprovedofavailability．TheanalysisoftheforcecurveCallnotonlyprovideforceconditio

6、nforfiniteelementanalysisofthedifferentgear，butalsosupplyguidancefordynamicoptimizationandanalysisoffatiguelifeforthefoHow—up．KEYWORDS：Spurgear；Mechanismofdifferential；Dynamic；Simulation1引言差速器性能好坏直接影响车辆行驶平顺性、舒适性、操纵稳定性⋯。齿轮作为差速器的主要传动机构，对其进行运动学及动力学分析就显得极为重要。目前，汽车上广泛应用的是

7、对称锥齿轮差速器，该差速器在制造上存在加工零件复杂、成本高，工作运行时轴向力大、零件易磨损的弊端。近年来，国内有学者提出了一种直齿圆柱行星轮差速器，行星轮与半轴齿轮均选用直齿轮，加工制造容易，成本较低，并能起到省工省时省资源的目的悼1。收稿日期：2011—09—06修回日期：2011一10-24．--——344·--——鉴于电动车多数是市区及近郊交通代步之用，为实现低成本、易于加工和批量生产，某型微电动车差速装置选用了直齿差速器。由于该型差速器工作时，内部齿轮接触状况复杂，动载荷情况难于把握，为提高直齿差速器齿轮设计的可靠性和准

8、确性，本文在参照锥齿轮差速器研究方法的基础上，图解内部构造与原理，对其运动特性和转矩特性进行分析和公式推导。然后，运用虚拟样机技术，在ADAMS进行了直线和转弯两种工况下的系统动力学仿真，与理论分析进行对比验证，对该类型差速器的研究与应用具有重要的指导意义。2直