18机械传动2010年文章编号:1004-2539(2010)03-0018-04差速器齿轮机构的运动学及动力学分析周新建于孟查小净吴健(载运工具与装备教育部重点实验室华东交通大学,江西南昌330013)摘要首先阐述了差速器的传动原理,然后利用ADAMS建立了差速器齿轮机构的虚拟样机模型,并对该机构进行了两种工况下的仿真分析,得到传动齿轮的转速特性曲线及受力曲线,并通过曲线分析了差速器的差速原理。分析受力曲线能为差速器齿轮的有限元分析提供依据,并为其动态优化及疲劳寿命预测提供指导。关键词差速器虚拟样机齿轮机构ADAMSTheKinematicandDynamicAnalysisoftheGearMechanismofDifferentialZhouXinjianYuMengZhaXiaojingWuJian(KeyLaboratoryofConveyanceandEquipmentofMinistryofEducation,EastChinaJiaotongUniversity,Nanchang330013,China)AbstractTheprincipleofdifferentialtransmissionisintroducedatfirst,andthenthevirtualprototypemodelofthedifferentialgearmechanismisestablishedbyusingADAMS.Thesimulationandanalysisofitstwodifferentwork2ingconditionsarecarriedout,andthespeedcharacteristiccurveandforcecurvearegot,theprincipleofdifferentialisanalyzedbythecurve.Analysisontheforcecurvecannotonlyprovideforceconditionforfiniteelementanalysisofthedifferentialgear,butalsosupplyguidancefordynamicoptimizationandfatiguelifeprediction.KeywordsDifferentialVirtualprototypeGearmechanismADAMS称为公转;当两侧车轮阻力不同时,行星齿轮在公转的0引言同时绕自身轴线的转动,称为自转。行星齿轮自转时,差速器是沙滩车的重要部件之一,主要用于保证两个半轴转速不同,此时,即起差速作用[3]。沙滩车两侧车轮在行程不等时能以相应的不同转速旋转,从而满足其行驶运动学要求,消除左右车轮在运动学上的不协调。因此,其性能好坏直接影响车辆行驶平顺性、舒适性、操纵稳定性[1]。齿轮机构作为差速器的主要传力机构,对其进行运动学及动力学分析就显得极为重要。本文中我们基于虚拟样机软件ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystem)[2],对齿轮机构进行了运动仿真分析,得出其主要部件的运动学及动力学曲线,对差速器的研究具有重要的指导图1差速器结构简图意义。2虚拟样机模型1传动原理2.1模型建立周新建等人结合江西省教育厅科学技术研究项目差速器主要由圆锥行星齿轮2、行星齿轮轴5、圆———“车辆智能自锁差速器研究与开发”设计出一款锥半轴齿轮4和差速器壳3组成,如图1所示。发动,适用于大排量沙滩车的机械锁止式差速器。机动力自主动齿轮传递至从动齿轮6,经差速器壳、行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮、半轴传递给车轮。当我们选用该差速器中的两个行星齿轮、两个半轴齿轮以及行星齿轮轴作为研究对象各齿轮主要参数汽车两侧车轮转速相同时,行星齿轮绕半轴轴线转动,,第34卷第3期差速器齿轮机构的运动学及动力学分析19如表1所示。利用MSC公司的虚拟样机软件ADAMSHertz碰撞理论[5]可知1和PTC公司的机械CAD软件Pro/E作为建模工具,两2a29P3δ==(1)者之间的接口采用MSC公司开发的专用接口模块R16RE2Mechanism/Pro。首先,在Pro/E中建立行星轮、半轴轮则可得撞击时接触法向力P和变形δ的关系为及行星齿轮轴的模型并完成装配。装配时,要使初始3P=Kδ2(2)啮合的两齿面尽可能相切,以减小仿真分析时因模型式中,接触刚度K取决于撞击物体材料和结构形状初始状态所引起的误差。而后选择Mechanism/Pro中41K=R2E的生成刚体命令,共生成5个刚体;选中Interface下的3