汽車差速器建模及仿真

    差速器主要由行星齒輪、半軸齒輪、驅(qū)動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪等組成，本次差速器的建立主要基于view中的Machinery模塊（也可以通過CAD軟件建立導(dǎo)入），具體的建立方法如下所示：首先點(diǎn)擊Machinery，選擇齒輪組，然后選擇錐齒輪（Bevel）。

（1）建立齒輪組

然后選擇Next，選擇3D Contact(接觸方法)

完成后點(diǎn)Next進(jìn)行錐齒輪參數(shù)設(shè)置：

圖中的具體參數(shù)及含義如下：

Axis of Rotation: 旋轉(zhuǎn)軸方向 No.of Teeth: 齒數(shù)  Face Width:齒寬

Back cone distance: 背錐距 Pitch Angle: 節(jié)距角Pitch Apex:節(jié)距頂點(diǎn)

Mean Spiral Angle:平均螺旋角

設(shè)定好之后點(diǎn)擊下一步，直到出現(xiàn)如下界面：

     兩個(gè)齒輪的連接方式都選擇None，在后期可以根據(jù)齒輪的位置自定義添加旋轉(zhuǎn)副。完成后一直點(diǎn)擊Next，完成如下圖所示的齒輪建立。

 如下圖，同樣的方法建立上部齒輪，需要注意的是，GEAR_1采用Existing(現(xiàn)有的)齒輪，即右側(cè)齒輪，而GEAR_2則是新建立齒輪(建立時(shí)注意軸的方向)。

完成后如下圖所示（其余步驟和第一對(duì)齒輪建立時(shí)相同）：

同樣的方法建立左側(cè)齒輪（注意軸的方向):

最終建立好了行星輪和半軸齒輪（軸在后文中建立），如下：

    需要注意的是，此時(shí)左側(cè)齒輪和下側(cè)齒輪沒有建立嚙合，需要按下圖建立嚙合關(guān)系。

    下圖是建立驅(qū)動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的參數(shù)(需要注意的是:兩個(gè)齒輪的位置，軸的方向)，其他步驟與上文相同。

最終建立好如下的齒輪組：

（2）建立半軸及齒輪箱

    建立半軸的過程主要通過建立圓柱連桿，然后通過布爾操作(半軸與行星輪)及固定約束（齒輪箱與從動(dòng)輪）：

（3）約束副的建立

    如下圖所示：1、5兩個(gè)旋轉(zhuǎn)副為半軸齒輪與地面建立的旋轉(zhuǎn)副，2、3兩個(gè)旋轉(zhuǎn)副為齒輪箱與行星齒輪建立的旋轉(zhuǎn)副，4為驅(qū)動(dòng)齒輪與地面建立的旋轉(zhuǎn)副，6為從動(dòng)齒輪與右側(cè)半軸建立的旋轉(zhuǎn)副。

      如下圖所示，在驅(qū)動(dòng)軸上加驅(qū)動(dòng)，此時(shí)兩個(gè)半軸所處的環(huán)境一樣，兩半軸轉(zhuǎn)速是相同的。

    如下動(dòng)圖所示：行星齒輪不相對(duì)齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)，而兩個(gè)半軸齒輪轉(zhuǎn)速相同，這種情況模擬了車輛理論直行的情況。

  在下圖中，左半軸加一定數(shù)值的驅(qū)動(dòng)，而右半軸不加，模擬兩輪所示環(huán)境不同(轉(zhuǎn)彎等路面)

     通過仿真，動(dòng)圖如下，這時(shí)，兩行星輪開始工作，從而使得兩半軸齒輪的轉(zhuǎn)速不同。

    建立好的模型如上圖所示，首先左右半軸齒輪兩端建立輪胎模型(輪胎與半軸齒輪通過固定副相連)，上文中建立了兩半軸與地面的旋轉(zhuǎn)副，在該模型上需要?jiǎng)h除，然后如上圖中間黃色球所示，建立一個(gè)車架，并建立兩半軸齒輪與車架的旋轉(zhuǎn)副，同理，刪除原有驅(qū)動(dòng)軸與地面的旋轉(zhuǎn)副，建立驅(qū)動(dòng)軸與車架的旋轉(zhuǎn)副。

   如上圖，在前橋處，建立一個(gè)轉(zhuǎn)向節(jié)(簡(jiǎn)單)及輪胎模型，然后建立車橋與轉(zhuǎn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)副，該旋轉(zhuǎn)副主要用作轉(zhuǎn)向(在左右側(cè)的旋轉(zhuǎn)副上加相同參數(shù)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)來模擬轉(zhuǎn)向)，同時(shí)，建立轉(zhuǎn)向節(jié)與輪胎的旋轉(zhuǎn)副(上圖中沒有體現(xiàn)出)，同理在右側(cè)建立同樣的結(jié)構(gòu)。這樣完成了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和前橋的建模。

     在前輪兩個(gè)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)處加step(time,0,0,5,10d)的驅(qū)動(dòng)函數(shù)來模擬轉(zhuǎn)彎工況，中間驅(qū)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)為：300d*time。具體仿真動(dòng)圖如下所示：

下圖為差速器兩端車輪角速度數(shù)據(jù)曲線：

     如上圖所示，差速器所在的左右兩輪角速度在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候是不相同的，其中Marker_95為轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)車輪，Marker_92為轉(zhuǎn)彎外側(cè)車輪，從圖中看出，外側(cè)車輪的角速度大于內(nèi)側(cè)車輪角速度，符合實(shí)際情況。

上圖為車輛直行運(yùn)動(dòng)工況，差速器行星輪不工作，兩輪轉(zhuǎn)速相同。

END