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1.3 動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建： 1.3.1運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)建：分別建立三個(gè)小行星錐齒輪與輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)副、輸出軸對(duì)地的轉(zhuǎn)動(dòng)副、輸入軸對(duì)地的轉(zhuǎn)動(dòng)副、輸入軸齒輪與輸入軸的固定副、大錐齒輪對(duì)地的固定副、如圖2所示。

今天介紹一下如何利用workbench實(shí)現(xiàn)錐齒輪嚙合的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。有限元分析流程分為3大步、3小步，如下圖所示。今天將以這種方式介紹workbench錐齒輪嚙合分析的流程。

錐齒輪是一種機(jī)械齒輪，用于在相交軸之間（通常呈90度角）傳輸動(dòng)力。其圓錐形狀能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)且高精度的扭矩傳遞。

二、錐齒輪傳動(dòng) 　　如果兩個(gè)主軸相互不是平行的時(shí)候，叫做相交軸齒輪傳動(dòng)，也叫錐齒輪傳動(dòng)。

為了介紹自動(dòng)生成齒輪節(jié)點(diǎn)，我們來(lái)看看 COMSOL Multiphysics 案例庫(kù)中的錐齒輪上的力和力矩教程模型。模型幾何結(jié)構(gòu)由從零件庫(kù)創(chuàng)建的兩個(gè)錐齒輪幾何形狀組成。當(dāng)按下自動(dòng)模型設(shè)置部分中的創(chuàng)建齒輪按鈕時(shí)，會(huì)在物理場(chǎng)節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建齒輪節(jié)點(diǎn)組。如下圖所示，它包含兩個(gè)錐齒輪節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)幾何結(jié)構(gòu)中的每個(gè)錐齒輪。 在錐齒輪上的力和力矩模型中，兩個(gè) 錐齒輪節(jié)點(diǎn)是使用 創(chuàng)建齒輪按鈕自動(dòng)添加的。

對(duì)于齒輪傳動(dòng)來(lái)講，為了確保其正常的潤(rùn)滑及運(yùn)行，需要一定的齒側(cè)間隙存在，如圖1所示。圖1 齒側(cè)間隙示意圖 車輛松油門反拖或制動(dòng)時(shí)，輪胎反拖發(fā)動(dòng)機(jī)，被動(dòng)錐齒輪反拖主動(dòng)錐齒輪，反齒面嚙合。當(dāng)踩油門瞬間，發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞過(guò)來(lái)的扭矩導(dǎo)致主動(dòng)錐齒輪瞬間帶動(dòng)被動(dòng)錐齒輪，由于齒側(cè)間隙的存在，會(huì)出現(xiàn)沖擊噪聲。該能量與傳動(dòng)系統(tǒng)間隙、沖擊扭矩以及扭矩爬升斜率等關(guān)系較大，本文對(duì)相關(guān)影響因素進(jìn)行了逐次驗(yàn)證。

表格1：文件說(shuō)明表中序號(hào)1-7的文件后綴名中，前兩個(gè)字母表示齒輪類型：CG（圓柱齒輪）、HG（錐齒輪）、WG（圓柱蝸輪）、TL（梯形絲杠）、IS（漸開(kāi)線花鍵）；最后一個(gè)字母表示存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類型。

不同滾動(dòng)接觸方式 齒輪嚙合是相當(dāng)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，其接觸幾何、表面速度和載荷都隨著時(shí)間變化，因而油膜厚度也是變化的。圓柱齒輪和錐齒輪作為滾動(dòng)接觸的附加模塊，可以模擬計(jì)算斜齒輪副、直齒輪副，或者準(zhǔn)雙曲面齒輪副、直尺錐齒輪、螺旋錐齒輪副。獲得齒輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中重要的參數(shù)。

1.差速器建模 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(guò)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）。

計(jì)算電機(jī)扭矩時(shí)，用扭力扳手夾緊小錐齒輪的軸，轉(zhuǎn)動(dòng)小錐齒輪，測(cè)出扭矩力大概為120 N。根據(jù)力與扭矩的計(jì)算公式[10]:T=F×D，求解得到扭矩為3 N·m，為了節(jié)省成本，可接受脈沖信號(hào)的控制，選擇86步進(jìn)電機(jī)。為了減輕軸的受力，設(shè)計(jì)一塊墊板固定在桶轂上，在墊板上方安裝步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)軸與錐齒輪結(jié)構(gòu)聯(lián)接，如圖7所示。

油浴潤(rùn)滑 油浴潤(rùn)滑，或者說(shuō)飛濺潤(rùn)滑使我們經(jīng)常能在各種設(shè)計(jì)的齒輪箱中用到的潤(rùn)滑方式，包括所有的齒輪形勢(shì)，螺旋齒輪、直齒輪和錐齒輪齒輪箱。這種方法之所以被稱為油浴潤(rùn)滑，它有一個(gè)充滿（或部分充滿）油的油箱。

我們選擇建立spur直齒輪，另外可以建立錐齒輪，斜齒輪，渦流，齒條，雙曲面齒輪等。3）點(diǎn)擊next，進(jìn)行下一步，對(duì)建立齒輪的方法進(jìn)行定義。這里有簡(jiǎn)單方法，也有復(fù)雜方法，其能計(jì)算的參數(shù)和提供的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)存在不同。我們這里選一個(gè)advanced 3d contact方法，這樣設(shè)置的話可以作為一個(gè)基礎(chǔ)和有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)比一下。4）點(diǎn)擊下一步，進(jìn)入第三步，對(duì)齒輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)定義。

改進(jìn)前的左差速器殼、右差速器殼與從動(dòng)錐齒輪是三明治式通過(guò)螺栓連接的分體結(jié)構(gòu)，重量大約是95 kg，改進(jìn)后的左差速器殼與從動(dòng)錐齒輪整體鍛造成型，然后與右差速器殼連接，重量大約是85 kg，整個(gè)過(guò)程減少了左差速器殼與從動(dòng)錐齒輪重疊部分的質(zhì)量，共實(shí)現(xiàn)降重10 kg，降低了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 將某油潤(rùn)滑免維護(hù)輪端改為脂潤(rùn)滑免維護(hù)輪端結(jié)構(gòu)，減小了軸承跨距，實(shí)現(xiàn)了降重30 kg。

超越離合器齒輪擠壓件設(shè)計(jì) 在參照超越離合器齒輪零件圖的前提下，為了改善變形條件，降低變形阻力，在臺(tái)階過(guò)渡處設(shè)計(jì)圓角，為了改善金屬流動(dòng)狀況，有利于齒輪部分成形，在 φ31.5mm 到 φ28mm 的臺(tái)階采用錐面過(guò)渡，錐角為90°，同時(shí)由于正擠壓成形時(shí)，坯料中心部位的流速大于邊緣部位的流速，所以造成齒輪部分的下端面齒形不飽滿，而且齒輪下面還有個(gè)臺(tái)階，一次成形比較困難，可以采用貫穿擠壓的方法，

一般選擇齒輪式增速器需要考慮以下因素：1.機(jī)床主軸錐度（如BT50)；2.機(jī)床原有最高轉(zhuǎn)速以及增速后需要達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速；3.常用刀具類型及直徑范圍；4.是否需要自動(dòng)換刀ATC；同時(shí)考慮換刀路徑上是否存在干涉和增速器重量和外形尺寸是否在刀庫(kù)承受范圍內(nèi)；5.是否需要中心出水；6.由于主軸增速器需要通過(guò)主軸鼻端原有螺絲安裝定位塊，所以需要檢查機(jī)床主軸鼻端是否有適合安裝增速器定位塊的螺絲

管螺紋主要使用在各種管路系統(tǒng)（液壓、氣壓、燃料運(yùn)輸管路等）的接頭、齒輪箱的注油口、放油口（一般放油口的螺塞需要增加磁鐵）、部分零件機(jī)加工出來(lái)的加工工藝孔等。管螺紋根據(jù)牙型角有60°和55°兩類，這兩種牙型角的管螺紋都能在國(guó)標(biāo)中找到對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。

-開(kāi)放式虛擬仿真平臺(tái) 輔助用戶進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化研究（靈敏度分析等）、設(shè)計(jì)方案探索和制造公差對(duì)系統(tǒng)性能影響 輔助電驅(qū)動(dòng)橋用戶實(shí)現(xiàn)面向制造的錐齒輪主動(dòng)設(shè)計(jì)，支持Klingelnberg KIMoS 及Gleason GEMS軟件模型數(shù)據(jù)，完成錐齒輪建模和分析

機(jī)殼：高剛性FC-25鑄鐵鑄造； 齒輪：齒輪采用優(yōu)質(zhì)高純凈度合金剛20CrMnTiH滲碳淬火，及研磨而成； 主軸：軸類采用合金剛調(diào)質(zhì)、高懸重負(fù)荷能力； 軸承：配備重負(fù)荷能力的滾錐軸承； 油封：雙封唇片的油封、兼具防塵及防漏油的能力； 潤(rùn)滑：適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油使用，可以發(fā)揮轉(zhuǎn)向箱的效率，并提高其運(yùn)轉(zhuǎn)的壽命。