基于PROE汽车差速器的三维设计与运动仿真党改慧.docVIP

2012 年 9 月 轻工科技 机械与电气 第 9 期（总第 166 期）LIGHT INDUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY 基于 P R O / E 汽车差速器的三维设计与运动仿真 党改慧，陈玉刚，胡高社，王雅红 （ 陕西国防工业职业技术学院，陕西 户县 71 0302） 【摘 要】 差速器作为汽车传动系中重要的组成部分，在整车设计中起着非常关键的作用。 采用 PR O / E 建立了差速器的实体模型，应用 PR O / E 的运动仿真模块对差速器进行了运动仿真，并且建立了两种仿真模型来模拟差速器运动过程，通过运动仿真分析，表明了差速器的设计和装配满足不同情况下的行驶要求。 【关键词】 汽车差速器；PR O / E；运动仿真 【中图分类号】T P391 【文献标识码】 A 【文章编号】 2095- 3518（2012）09－54－02  在汽车的设计领域里，差速器的设计目前主要采用机械设计的方法，通过机械设计理论计算出差速器的主要零件尺寸，然后进行加工、装配完成整个差速器，整个过程周期较长，效率较低。本文借助计算机辅助软件 PRO/E，来建立差速器的实体模型，通过运动仿真来建立差速器的运行过程，在一定程度上缩短了整个过程的周期。 1 差速器三维实体模型的建立 普通差速器由主动齿轮、从动齿轮、行星齿轮、行星架、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右半轴，分别驱动左、右车轮。 根据差速器的主要零件的设计尺寸建立差速器主要零件的三维实体模型，如图 1－图 4 所示。 图 1 半轴齿轮 图 2 主动齿轮 图 3 行星齿轮 图 4 从动齿轮 2 仿真模型的分析和建立 建立好主要零件之后，在主要零件之间设置好连接，差速器进行运动仿真主要的连接有销钉连接和刚性连接，为了保证差速器沿直线行驶需要添加两个槽连接，连接建立好之后就可以进行差速器的运动仿真，为了真实模拟差速器的运动，本文建立两种运动仿真模型：汽车沿直线行驶和汽车沿弯道行驶两种形式。 （1）汽车沿直线行驶汽车沿直线行驶，要保证整个机构是一个整体，输出轴的 两个半轴齿轮转速相等，行星轮没有自转，因此仿真时将动力源加在主动齿轮上，在车轮和行驶地面之间加一个能反映纯滚动摩擦的连接副 - 齿轮齿条副，以保证主动齿轮旋转时通过从动齿轮使左右两个车轮转动，并且转速相同。汽车沿直线行驶结构运动仿真如图 5 所示。  图 5 汽车沿直线行驶运动仿真 （2）汽车沿弯道行驶汽车沿弯道行驶机构要通过差动轮系将主动齿轮的运动 分解为输出轴齿轮即两个半轴齿轮的两个运动，两个半轴齿轮具有不同的转速，转速值与弯道半径及两个车轮中心距关系： n1 = r- L n2 r+L 式中，n1 为左半轴齿轮的转速，n2 为右半轴齿轮，r 为弯道 平均半径，L 为两车轮中心距的 1/2。 因此仿真时将动力源加在主动齿轮所在的轴上，在车轮行驶地面加一个齿轮副，以保证主动齿轮旋转时通过差动轮系使左右两车轮转动，并且转速不同。汽车沿弯道行驶运动仿真如图 6 所示。 图 6 汽车沿弯道行驶运动仿真 3 运动仿真 选择应用菜单，“应用程序 / 机构”，进入机构仿真。 3.1 汽车沿直线行驶运动 （1）齿轮副设置在弹出的齿轮副对话框中设置齿轮副相关的参数，主要参 数包括相啮合齿轮的节圆直径和连接轴，在汽车直线运动仿真中，整个机构设置了 6 个齿轮副来完成整个直线行驶的仿真过程。  【作者简介】党改慧(1981- )，女，陕西杨凌人，硕士研究生，研究方向：机械设计与制造。  54 （2）电机定义在弹出的对话框中设定伺服电机的名称、电机的连接轴和 电机的旋转方向，完成电机的定义。（3）运动分析定义 在弹出的对话框中设定分析名称，在类型中选定位置，在图形显示中设定开始时间、终止时间、最小时间和显示帧频，单击运行，分析定义完成。 （4）运动结果分析当伺服电机转速为 20 时，主动齿轮的转速为 20，左右两 个车轮的转速相等也等于 20。点击生成分析定义的测量结果，在测量定义对话框中设置名称、测量类型选择速度、选择测量点或轴—左车轮的连接轴，同理，定义第二个测量名称，选择右车轮的连接轴为运动轴。 在弹出测量定义对话框中，点击测量名称，生成速度随时间变化的曲线如图 7 所示。在 0- 50s 内左车轮匀速转动，同理 0- 50s 内右车轮匀速转动，如图 8 所示。 7 左车轮匀速转动曲线图 8 右车轮匀速转动曲线 汽车沿弯