【摘要】：在車輛眾多零部件中,差速器是車輛驅(qū)動橋中一個重要的動力傳輸部件。差速器分為普通差速器和限滑差速器,限滑差速器有效解決了普通差速器差速不差扭的問題,提高了整車的通過性。目前,限滑差速器的研究多集中在結(jié)構(gòu)、傳動原理及性能分析上,對運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)的分析與仿真研究相對較少。因此,進(jìn)行限滑差速器運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)分析仿真研究,對豐富限滑差速器的研究具有重要意義。殼體作為限滑差速器的重要組成部分,在限滑差速器組成中占據(jù)的質(zhì)量最大,且在車輛運(yùn)行中殼體承受著外部載荷的作用,運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜。設(shè)計(jì)時在殼體尺寸合理的前提下,如何既能保證殼體滿足靜力學(xué)(強(qiáng)度、剛度)和動力學(xué)(模態(tài))要求,又能使其質(zhì)量減小,以實(shí)現(xiàn)限滑差速器的輕量化,這是目前限滑差速器設(shè)計(jì)中仍需要解決的問題。限滑差速器殼體輕量化研究,對于降低企業(yè)制造成本、實(shí)現(xiàn)整車輕量化具有重要意義。本文以斜齒式限滑差速器為研究對象,在閱讀大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,采用多體動力學(xué)仿真理論、有限元分析方法、拓?fù)鋬?yōu)化方法對斜齒式限滑差速器進(jìn)行深入研究,其主要內(nèi)容如下:(1)詳細(xì)論述了限滑差速器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,對比分析了不同形式的限滑差速器的結(jié)構(gòu)特性及優(yōu)缺點(diǎn)。(2)利用CATIA三維軟件建立了斜齒式限滑差速器的參數(shù)化模型,并對殼體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。分工況對斜齒式限滑差速器的運(yùn)動形式、輸出扭矩變化、內(nèi)部齒輪嚙合力進(jìn)行系統(tǒng)的分析和理論推導(dǎo)。為后續(xù)多體動力學(xué)仿真分析及有限元仿真分析提供理論支撐,為殼體結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供指導(dǎo)。(3)基于多體動力學(xué)理論,采用ADAMS軟件創(chuàng)建了虛擬樣機(jī)模型,對斜齒式限滑差速器進(jìn)行多剛體動力學(xué)仿真,模擬了車輛在良好路面和雙附著系數(shù)路面兩種典型工況的運(yùn)行情況,得出了齒輪的轉(zhuǎn)速特性曲線、嚙合力仿真曲線及限滑時轉(zhuǎn)矩變化曲線,驗(yàn)證了模型的正確性及仿真方法的可行性與有效性,證明了斜齒式限滑差速器可有效實(shí)現(xiàn)限滑和差速功能。(4)以模態(tài)理論為基礎(chǔ),對斜齒式限滑差速器殼體進(jìn)行基于NASTRAN的有限元模態(tài)分析,得到殼體前6階非剛體模態(tài)振動頻率和振型。搭建自由模態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺,通過測試得到殼體的振動頻率。對仿真和試驗(yàn)得到的殼體振動頻率進(jìn)行比較,相對誤差最大為2.66%,符合要求,有效驗(yàn)證了斜齒式限滑差速器殼體有限元模型的正確性�；谀B(tài)振動頻率數(shù)據(jù),分析了相關(guān)激勵源的激振頻率,得出殼體無共振現(xiàn)象發(fā)生。(5)基于有限元分析方法,運(yùn)用HyperWorks系列軟件對斜齒式限滑差速器殼體進(jìn)行有限元分析,得出了在極限工況下殼體的應(yīng)力應(yīng)變云圖,通過分析得出該限滑差速器殼體整體滿足靜力學(xué)要求,但存在局部應(yīng)力值遠(yuǎn)小于殼體的屈服強(qiáng)度而造成材料利用率低的現(xiàn)象。針對這一問題,采用拓?fù)鋬?yōu)化的方法對殼體局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì),并對優(yōu)化后的殼體模型進(jìn)行模態(tài)和靜力學(xué)分析,有效驗(yàn)證了拓?fù)鋬?yōu)化后殼體模型的合理性,實(shí)現(xiàn)了殼體進(jìn)一步的輕量化。
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U463.218.4
【圖文】：

2016 年，JJ Nolte，DP Schankin 等為改善螺旋齒輪式限滑差速器殼體及動時在接觸表面摩擦產(chǎn)生噪音與振動的現(xiàn)象，采用在行星齒輪端面和齒頂蓋與齒輪端面接觸部位表面輪廓進(jìn)行壓痕處理，減少了噪音和振動[19]。國外對于限滑差速器的研究時間長，技術(shù)很成熟，研究也非常精細(xì)化，產(chǎn)加多樣化，極大地推動了限滑差速器的發(fā)展。目前，國外已經(jīng)開發(fā)出了各式各樣的限滑差速器，且性能良好。其主要的高摩擦式限滑差速器、自由輪式限滑差速器、變傳動比式限滑差速器。基轉(zhuǎn)矩的機(jī)理可分為三種形式：轉(zhuǎn)矩感應(yīng)式（Torque Sensitive LSD）、轉(zhuǎn)速eed Sensitive LSD）和主動控制式（Active Control LSD）。轉(zhuǎn)矩感應(yīng)式 LSD根據(jù)驅(qū)動軸的扭矩輸入大小來決定差動限制扭矩的差速器，稱為轉(zhuǎn)矩感。從實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)上分為多片摩擦式、輪齒式、錐盤式，目前，應(yīng)用較多的是SD，如圖 1.1 所示。摩擦片式 LSD 的限滑過程是通過推力壓盤壓緊摩擦的，結(jié)構(gòu)組成主要由殼體、行星齒輪、半軸齒輪、十字軸、推力壓盤、主等[7]。摩擦片結(jié)構(gòu)有轉(zhuǎn)矩比例式、預(yù)壓式和轉(zhuǎn)矩比例式加預(yù)壓式三種形式[5

第 1 章 緒 論時內(nèi)摩擦力矩的大小取決于左、右半軸之間的轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速差加。典型的產(chǎn)品有硅油式、凸輪調(diào)節(jié)式、硅油與摩擦片組合是硅油式限滑差速器（粘性聯(lián)軸器式）。硅油式限滑差速器主體、傳力轂、內(nèi)外葉片、后傳動軸等，其運(yùn)行原理是利用液體油的粘性摩擦特性感知速度差，提高非打滑側(cè)驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩]。粘性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。

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本文編號：2740941