【摘要】：在車輛眾多零部件中,差速器是車輛驅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構、傳動原理及性能分析上,對運動學及動力學的分析與仿真研究相對較少。因此,進行限滑差速器運動學及動力學分析仿真研究,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的質量最大,且在車輛運行中殼體承受著外部載荷的作用,運行環(huán)境復雜。設計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(強度、剛度)和動力學(模態(tài))要求,又能使其質量減小,以實現限滑差速器的輕量化,這是目前限滑差速器設計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、實現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,在閱讀大量文獻資料的基礎上,采用多體動力學仿真理論、有限元分析方法、拓撲優(yōu)化方法對斜齒式限滑差速器進行深入研究,其主要內容如下:(1)詳細論述了限滑差速器的國內外研究現狀及發(fā)展趨勢,對比分析了不同形式的限滑差速器的結構特性及優(yōu)缺點。(2)利用CATIA三維軟件建立了斜齒式限滑差速器的參數化模型,并對殼體的設計結構進行了分析。分工況對斜齒式限滑差速器的運動形式、輸出扭矩變化、內部齒輪嚙合力進行系統(tǒng)的分析和理論推導。為后續(xù)多體動力學仿真分析及有限元仿真分析提供理論支撐,為殼體結構優(yōu)化提供指導。(3)基于多體動力學理論,采用ADAMS軟件創(chuàng)建了虛擬樣機模型,對斜齒式限滑差速器進行多剛體動力學仿真,模擬了車輛在良好路面和雙附著系數路面兩種典型工況的運行情況,得出了齒輪的轉速特性曲線、嚙合力仿真曲線及限滑時轉矩變化曲線,驗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現限滑和差速功能。(4)以模態(tài)理論為基礎,對斜齒式限滑差速器殼體進行基于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)實驗平臺,通過測試得到殼體的振動頻率。對仿真和試驗得到的殼體振動頻率進行比較,相對誤差最大為2.66%,符合要求,有效驗證了斜齒式限滑差速器殼體有限元模型的正確性�；谀B(tài)振動頻率數據,分析了相關激勵源的激振頻率,得出殼體無共振現象發(fā)生。(5)基于有限元分析方法,運用HyperWorks系列軟件對斜齒式限滑差速器殼體進行有限元分析,得出了在極限工況下殼體的應力應變云圖,通過分析得出該限滑差速器殼體整體滿足靜力學要求,但存在局部應力值遠小于殼體的屈服強度而造成材料利用率低的現象。針對這一問題,采用拓撲優(yōu)化的方法對殼體局部結構進行改進設計,并對優(yōu)化后的殼體模型進行模態(tài)和靜力學分析,有效驗證了拓撲優(yōu)化后殼體模型的合理性,實現了殼體進一步的輕量化。
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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生噪音與振動的現象，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，技術很成熟，研究也非常精細化，產加多樣化，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。基轉矩的機理可分為三種形式：轉矩感應式（Torque Sensitive LSD）、轉速eed Sensitive LSD）和主動控制式（Active Control LSD）。轉矩感應式 LSD根據驅動軸的扭矩輸入大小來決定差動限制扭矩的差速器，稱為轉矩感。從實現機構上分為多片摩擦式、輪齒式、錐盤式，目前，應用較多的是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，結構組成主要由殼體、行星齒輪、半軸齒輪、十字軸、推力壓盤、主等[7]。摩擦片結構有轉矩比例式、預壓式和轉矩比例式加預壓式三種形式[5

第 1 章 緒 論時內摩擦力矩的大小取決于左、右半軸之間的轉速差，轉速差加。典型的產品有硅油式、凸輪調節(jié)式、硅油與摩擦片組合是硅油式限滑差速器（粘性聯軸器式）。硅油式限滑差速器主體、傳力轂、內外葉片、后傳動軸等，其運行原理是利用液體油的粘性摩擦特性感知速度差，提高非打滑側驅動輪的轉矩]。粘性聯軸器結構如圖 1.2 所示。

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本文編號：2740941