汽车差速器设计与转向性能仿真分析

电驱动铰接式车辆转向差速性能建模与仿真顾瑄;郭晨飞【摘要】电驱动铰接式车辆每个车轮采用独立异步电机驱动,可靠高效的转向差速控制策略尤为重要.通过分析电动轮数学模型和车体运动转向数学模型,采用ADAMS建立虚拟样机模型,应用Simulink搭建牵引电机模型及其驱动控制模型,联合建立整车驱动控制模型;针对现有普遍采用的等功率和等扭矩控制方式进行稳态转向工况差速性能仿真,从车辆动力学角度对两种控制方式进行评价.结果表明:等转矩控制下的差速性能略优于采用等功率控制,对地面附着系数利用更好,所搭建的模型及获得的结论可以对电驱动铰接式车辆转向差速控制系统研究提供参考.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】5页(P86-89,94)【关键词】电驱动铰接车;转向工况;差速性能;等功率控制;等扭矩控制【作者】顾瑄;郭晨飞【作者单位】天津交通职业学院,天津300110;北京科技大学机械工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH122;U463.42电驱动铰接式车辆具有多能、灵活、经济、机动等优点，广泛用于各类地下矿山。

与机械传动方式不同，电驱动铰接式车辆每个车轮由单独的牵引电机驱动，没有差速器，所以无法像机械差速器一样通过机械结构实现差速功能，而电驱动可以实现功率和扭矩的独立控制，通过对各车轮进行合理的能量分配，来降低轮胎磨损，提高整车通过性和能源利用率[1]。

因此，建立可靠的整车和轮边牵引电机及其控制系统模型，实现对牵引电机的有效控制，对研究整车转向差速性能具有重要意义。

国外学者采用基于转速的控制研究：文献[2]提出了基于滑模控制的策略；文献[3]采用神经网络算法对滑模控制进行改进；文献[4]设计一种采用神经网络控制方法的电子差速器。

国内学者的研究主要集中在乘用车方面，文献[5]提出一种基于BP 神经网络的电子差速器，文献[6]提出以电机驱动车轮的扭矩作为控制参数，并将这种控制策略应用到改装夏利TJ7100车上。

离心式限速差速器设计及仿真分析首先，离心式限速差速器的设计需要考虑以下几个方面：输出转速差的设定值、输入功率的传递效率、总体结构的设计等。

对于输出转速差的设定值，需要根据车辆的实际需求来确定。

一般来说，转速差越小，车辆的稳定性越好，但是过小的转速差可能会导致车辆在转弯时出现轮胎打滑的情况。

因此，在设计时需要根据车辆的重心高度、轴距、悬挂布置等因素来综合考虑，确定一个合适的输出转速差设定值。

在输入功率的传递效率方面，需要通过合理的齿轮传动布置、轴承的选用以及摩擦损失的控制来实现。

选择合适的齿轮传动比可以提高传动效率，减小不必要的摩擦损失。

此外，在轴承的选用上，需要根据传动系统的工作转速和载荷来选择合适的轴承类型和尺寸，以提高传动效率和耐久性。

总体结构的设计需要考虑到传动系统的紧凑性、可靠性和制造成本等因素。

一般来说，离心式限速差速器由离心式差速器、输入轴和输出轴等组成。

离心式差速器包括中间壳体、行星齿轮、离心鞋和限速凸轮等部件。

其中，行星齿轮的设计需要根据输出转速差的要求来确定齿轮的模数、齿数和减速比等参数。

离心鞋的设计需要考虑到摩擦片的材料选择和形状设计，以及离心机构的弹簧设计等。

设计完成后，需要进行仿真分析来验证设计的可行性和性能。

在仿真分析中，可以通过建立物理模型、应用数值计算方法来模拟离心式限速差速器的工作过程。

通过仿真分析，可以获得输出转速差随输入转速、转矩和其他参数的变化规律，以及系统的传动效率、工作温度等情况。

根据仿真结果，可以调整设计参数，进一步优化离心式限速差速器的性能。

总结起来，离心式限速差速器的设计及仿真分析需要考虑输出转速差的设定值、输入功率的传递效率、总体结构的设计等方面。

设计阶段需要根据车辆的实际需求来确定合适的参数，仿真分析阶段可以通过建立物理模型和应用数值计算方法来验证设计的可行性和性能。

通过设计和仿真分析的相互配合，可以提高离心式限速差速器的工作稳定性和传动效率，提高车辆的行驶性能和安全性。

基于3D技术的汽车差速器造型设计与模拟仿真杨莉【摘要】为了实现汽车各部件的三维设计与动态仿真相结合的参数化设计,运用SolidWorks 2011中的插件COSMOS Motion对差速器的装配组件进行了动画仿真.研究结果表明,结合工业产品造型设计,可以实现部件的3D造型和模拟仿真,还能提高工作效率,对汽车及其它类型的零部件的设计和制造具有重要意义.%In order to implement parameterization design of three-dimension modeling and dynamic simulation of automotive parts, based on COSMOS Motion plug-in of SolidWorks 2011 software, the design of differential assembly was modeled for three-dimensions and the animated simulation was done . Combined with industrial product design, the results show that, not only3D modeling and animated simulation can be achieved, but also work efficiency can be improved. Therefore, it is especially important to design automobile and other parts.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2011(028)009【总页数】4页(P1064-1067)【关键词】参数化设计;分析;COSMOS Motion【作者】杨莉【作者单位】四川工程职业技术学院机电工程系,四川德阳618000【正文语种】中文【中图分类】TH122;TH132.41;U460 引言近年来，汽车行业快速发展，汽车的开发技术越来越先进，开发速度越来越快。

河北工业大学本科毕业设计中期报告毕业设计（论文）题目：某微型轿车麦弗逊悬架转向系统建模与性能仿真分析专业：车辆工程学生信息：学号:110249 姓名:高立通班级：车辆111指导教师信息：姓名:卞学良职称：教授报告提交日期：2015年4月23日一.毕业设计总体设计要求运用UG软件建立麦弗逊悬架装置的零件模型，用虚拟装配技术进行装配建模，然后导入ADAMS，利用ADAMS软件建立麦弗逊悬架装置虚拟样机模型，对其工作性能进行仿真分析，得出仿真结果。

通过本次毕业设计，使学生掌握麦弗逊悬架装置建模和动态仿真的一般方法。

二•毕业设计进展情况经过这几周的建模、装配等工作，毕业设计取得了阶段性成果。

在建模之前查阅了与麦弗逊悬架相关的文献资料，初步了解了麦弗逊悬架的基本组成和工作过程，之后进行了建模装配和仿真。

为了防止麦弗逊悬架关键点的位置发生变动，在UG 里面直接画出各个零件装配在一起的图，图如下：1•零件图：2.装配图:车轮.毕业设计过程中的问题及其解决方法由于以前已经学习过UG所以在建模的过程中没有遇到什么问题四.下一步工作内容下一步的工作内容就是对麦弗逊悬架进行运动仿真，做出需要的性能曲线，其中主要用到所以下一步的首要任务就是先熟悉一下ADAM软件，然后把用UG建立的麦弗逊悬架模型导入其进行运动仿真。

ADAM运动仿真软件，ADAMS/VIEW软件，对汽车转向系统的建模（尽量简化） 转向时所需施加的力（移动副位移驱动）车轮跳动时左右两侧运动是否一致（ ？） 内转向轮和外转向轮（理论值与实际值的对比） 横摆臂的建模外轮实际转向角函数 （外转角- --时间或位移） :曲线 1 外轮理论转向角函数 （内转角- --时间或位移） :曲线2内轮实际转向角函数 （内转角- --时间或位移） :曲线3【即理论】外轮实际转角与理论转角之差函数（外转角差 ---实际内转角）：曲线4 内外车轮实际转角之差函数（实际转角差---实际外转角或实际内转角）：曲线 5内外转向轮转角理论关系曲线：曲线 6 内外转向轮转角实际关系曲线：曲线 7（曲线6和曲线7合成在一张图上显示 如何做?）1方案X 2方案4沁方案2M 方案3图3不同方案内外转向轮转角的关系曲线【•r哽墀卑世壊转向拉杆位移驱动：线性位移驱动(大小？) 地面的驱动：正弦关系(-50mm---50mm )rsnsfeo —---一二阶拟合曲馥I11 | | ~ |0 50 104 W 2M转向图4. 9转向橫拉杆位移与醴胎转向角的二阶拟含曲线图1.驱动的函数表达式：60*sin (360d*time )车轮跳动量为(-60mm---60mm列 1 ・ ・-41rS040302O1O2.函数：DZ(MARKER_86, MARKER_89) (-60mm----60mm )mcK»e_lFU M C71ON_UL<1 VAR LAB-E_ C LA£&~------- -- U NCTIOH V< EA 1.QMeal 车轮跳动测量曲线3. 函数：ATAN(DY(MARKER_36, MARKER_59)/DZ(MARKER_59, MARKER_36))Mea2主销内倾角变化曲线〔Elli) LI &Li 『一O 3- 0.4 0.5 0.7 Timt 〔.we]09 1.0mDd«l_1FUMCTl^N Z VARIAB-E4. 函数：ATAN(DX(MARKER_59, MARKER_36)/DZ(MARKER_36, MARKER_59))Mea3主销外倾角变化曲线5. 函数：ATAN(DY(MARKER_85, MARKER_30)/DZ(MARKER_85, MARKER_30))AnayiifsMea4车轮外倾角变化曲线0.0Z ： -■ :■FLNCTI'.-ARI^LE_CLAE 缶号合总J1FU M-CTI ON U EA 4: VAR IAQ LE€ LA55.'1 D4.401OJ 05 oe0.9 1.06.函数：DY(MARKER_91, MARKER_93)-DY(MARKER_90, MARKER_92)medal」FUNCTION UEA 5- VARIABLE CLASSTIIMea5车轮前束变化曲线从汽车的正上方向下看，由轮胎的中心线与汽车的纵向轴线之间的夹角称为前束角函数：ATAN(DY(MARKER_90, MARKER_91)/DX(MARKER_90, MARKER_91))IMea6车轮前束角变化曲线7.函数：DY(MARKER_85, MARKER_86)Mea7车轮接地点侧向滑移量定制函数图形（共5个）：1>主销内倾角随车轮跳动量的变化曲线2>A"iys ■ _iSt_Rur[FUI4C Tl O N_ME>1_' - UN CTI ON^WEA_?]r/mccfvl 12.02.»3.0Antft Gfr ；>主销外倾角随车轮跳动量的变化曲线L:E ：y”：・4藍 2； X Q23>Hndel 1[^—F 』hC!T 二丄’ 'f.j.FUNtT 心](EE )O DWO-M0-0.51 □Angh {<W J车轮外倾角随车轮跳动量的变化曲线河北工业大学本科毕业设计中期报告5>rn«tl 11QQ.0五 b N CTI Jh 」事 1: R U NCTICN H EA 叮0.0车轮前束值随车轮跳动量的变化曲线车轮前束角随车轮跳动量的变化曲线4>-：：:Ar 且fysH La ：L&n^EFi |.mE』100.0201&-«-0621;1$48』0Arjiysit: La&t_Rbr-15Q.O Lergth {mm)3.0 <5雄EX 站 ZZ Q2:T河北工业大学本科毕业设计中期报告车轮接地点侧向滑移量随车轮跳动量的变化曲线17213ifikER 3E閒磚甩匹■旳^Tl4.MARkE R_7 7 P?A RT14.cm,^T7：MARKER_79RART7.tnl7w^cm___ —亠「饌&施加约束后的悬架模型汽车悬架模型零件模型:[1].轮毂[2].轮胎[3].弹簧[4].转向器1＞部件数量14:+ gs&aad.Pact 亍上tundj+ PAST1P=rt+ PART2+ PMT3Part.+ EAST4Faizt+ PARTS+ FARTf F"匸+ FART7F&rt+ PASTS P E"+E三二匕+ FART1Q fsEV+ FART11Earn+ PART 12F^Et+ FART13F=rt+ FART14Fact2＞约束类型及其数量:JDIWT_1 J51WI_2 JOINT」Fixe且F raced J&int Spherical Joint ■SpheJaint Sphere cal Jcint-JOT NT, JDINT_SJ&nrr_^F Laced Jo intjionrr_7F ixed JointJOTKTS■SpheEisa 1 Jo£n^JDINT_3Spherxeal Jc±nt-JOINT 10Sptierica 1 ■T-cin,&JOINT_13Transla^lnnai JtrinTJ&INT_L4Translatiunal Joint；J10IKT_lo Translatioiial JoinxJOINT_L6IrA^slationftlJOINT_17R evolute Jdint2 evo il口匸e Jci ntJPRIM_1Inplane P：Eiinitive_J口丄口匸JPRIM_2Inplana P E imitive_J Q intGrAvicy_Fi^ldiirLalys±s_^lag5{L2>AMS_A2ia 1 y a i 3_^1 宜gm el Ha 七ezrxal+SPR IKG_L apzxng+SPRING 2spring转向系统分析：1> 函数：DY (MARKER_90, MARKER_91)Mea8:转向器位移曲线2>函数：ATAN(DX(MARKER_30, MARKER_93)/DY(MARKER_30, MARKER_93))Mea9外转向轮实际转角:壬:-5.0rnoOel 1FLSNCTIDH VEA 8: '.-AR IML= GLASS/7D05 1 0.3Anjlys^ L ；百 Run□斜 0.5 0.6 G7 0.E 09 IS2515^^ 13：M ：0T_FU HCT lOh<MEA_S. VARI AE-E_二 LA SS £o o3＞函数：ATAN(DX(MARKER_92, MARKER_45)/DY(MARKER_92, MARKER_45))Mea10内转向轮实际转角4＞函数:ATAN(1/(D Y(MARKER_92, MARKER_45)/DX(MARKER_92,MARKER_45)+1200/2395))FUNGHON yEA GLASS 12Mea11 :外转向轮理论转角5＞函数:ATAN(DX(MARKER_30,MARKER_93)/D Y(MARKER_30,MARKER_93))-ATAN(1/(D Y(MARKEF 2, MARKER_45)/DX(MARKER_92, MARKER_45)+1200/2395))FUNCTION UEA VARIABLE CLASS itMea12 :外转向轮实际转角与理论转角之差6＞函数:ATAN(DX(MARKER_92, MARKER_45)/D Y(MARKER_92, MARKER_45))-ATAN(DX(MARKER_MARKER_93)/D Y(MARKER_30, MARKER_93))nn&c*_'FUNCTION WEA '3: '-■A^IAaLE CLASS 12Mea13内转向轮实际转角与外转向轮实际转角之差外转向轮实际转角与理论转角之差 随外转向轮实际转角 的变化内转向轮实际转角与外转向轮实际转角之差 随外转向轮实际转角 的变化7> model l Auty> s Lsi-t_R-u nW.0 (c#3)8> Aiurys«島冈唾｛翊） 201^04-Zt 13:09:07纵坐标为车轮外转角红线为实际内外轮转角曲线蓝线为理论内外轮转角曲线。

轮毂驱动电动汽车差速转向系统仿真分析
赵琦;时培成;徐增伟
【期刊名称】《鸡西大学学报》
【年(卷),期】2017(017)012
【摘要】为了研究轮毂驱动电动汽车的差速转向系统,基于Acherman-Jeantand 转向模型建立了差速转向解析表达式与仿真模型;给出了电机模型并依据其运动学方程设计了等效滑模速度控制器;搭建出包含差速转向模型、等效滑模控制器、电机模型在内的差速转向控制系统.结合实际工况,在MATLAB/Simulink环境中进行轮毂驱动电动汽车差速转向控制系统的仿真试验并与传统PI控制系统进行仿真对比.仿真试验结果表明:文中所建模型是正确的,控制系统是可行的;体现了等效滑模控制对差速转向系统控制响应时间短、超调量小、鲁棒性强等优势.
【总页数】7页(P34-40)
【作者】赵琦;时培成;徐增伟
【作者单位】安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖 241000;安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖 241000;安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖 241000
【正文语种】中文
【中图分类】U463.4;U469.72
【相关文献】
1.基于再生制动的四轮毂电机独立驱动电动汽车差速转向控制研究 [J], 董铸荣;贺萍;梁松峰;邱浩
2.轮毂电机独立驱动电动汽车差速转向路感控制研究 [J], 赵万忠;王春燕;张宗强;于蕾艳;赵婷
3.基于Ackermann模型的轮毂电机四轮独立驱动电动汽车电子差速转向控制研究[J], 董铸荣;贺萍;朱小春
4.轮毂驱动电动汽车差速转向系统仿真分析 [J], 赵琦;时培成;徐增伟;
5.轮毂电机驱动纯电动汽车多功能转向系统仿真研究 [J], 王亚楠;严世榕;吕兵兵;杨建翠
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微型电动汽车差速器设计与仿真分析
张唯一;李刚;葛强;苏德旭
【期刊名称】《汽车工程师》
【年(卷),期】2016(000)011
【摘要】针对传统汽车锥齿轮差速器体积大、成本高、不适用于微型电动汽车使用问题,设计了一种微型电动汽车圆柱齿轮差速器,确定了差速器结构形式,根据某微型电动汽车基本参数进行设计计算,应用CATIA软件绘制了三维模型,导入到ADAMS软件中进行了直线工况及典型转弯工况下的运动学和动力学的仿真分析.结果表明,该形式差速器轴向尺寸小、加工方便且能够满足微型电动车差速性能要求,具有良好的应用前景.
【总页数】3页(P26-28)
【作者】张唯一;李刚;葛强;苏德旭
【作者单位】辽宁工业大学;辽宁工业大学;辽宁工业大学;锦州万得汽车电装品有限公司
【正文语种】中文
【相关文献】
1.微型电动汽车圆柱齿轮差速器设计与强度分析 [J], 赵德阳;李刚;葛强;苏德旭
2.联合收割机差速器优化设计与仿真分析 [J], 李志星
3.微型电动汽车差速器设计与仿真分析 [J], 张唯一;李刚;葛强;苏德旭;
4.微型汽车限滑差速器动力学分析及结构参数优化 [J], 崔高健;涂永发;李绍松;王
浩任;张增帅;窦景雷
5.电动汽车减速差速器一体式箱体分析 [J], 胡勇;郭长帅;范杰
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汽车转向系统动力学性能的仿真分析汽车是现代社会的必需品之一，而转向系统作为汽车最基本的控制系统之一，也是汽车安全性能最直接相关的部件之一。

转向系统的好坏对于安全行车至关重要。

在汽车设计中，转向系统的动力学性能是一个非常重要的指标，因此对其进行仿真分析可以有效地提高汽车安全性能和行驶稳定性。

汽车转向系统的动力学性能受到多种因素的影响，如转向系统的目标点、转向系统的转向角度、车辆的速度、地面的摩擦力等等。

因此，分析转向系统的动力学性能不仅需要考虑转向系统本身的特性，还要考虑车辆的实际行驶环境以及路面的状态。

为了对汽车转向系统的动力学性能进行分析，可以利用虚拟仿真技术来模拟汽车转向过程中的各项数据，并通过数据分析来得出转向系统的动力学性能指标。

虚拟仿真技术是指利用计算机模拟现实世界中各种场景和物理过程的技术，通过分析和计算来得出需要的结果。

在进行汽车转向系统的动力学性能仿真分析时，需要先构建汽车转向系统的模型，并且确定好模型的各项参数。

一般来说，模型的参数可以根据车辆的实际情况进行调整，如车辆的长度、车宽、质量、轮胎压力等等。

通过模型构建和参数的确定，可以为汽车转向系统的仿真分析提供可靠的数据。

在进行仿真分析时，需要将模型放置在特定的环境中，如模拟特定的道路、交通状况等等。

然后，将各种力和扭矩作用于模型上，以模拟汽车在实际行驶过程中的环境和载荷。

通过对模拟过程中所得到的数据进行分析，可以得到很多有价值的信息。

如汽车的行驶稳定性、转向系统的响应速度、转向优化效果等等。

这样，设计师们可以通过仿真分析来修改和优化转向系统的设计方案，以提高汽车的行驶稳定性和安全性能。

值得注意的是，汽车转向系统的动力学性能仿真分析需要借助一些现代化的仿真软件，如Msc.Adams、MATLAB、AutoCAD等等。

这些专业仿真软件可以大大提高仿真分析的精度和准确性，从而得到更加可靠的分析结果。

总而言之，汽车转向系统的动力学性能仿真分析对于汽车设计和生产来说是非常重要的。

汽车差速器的设计解读汽车差速器是汽车传动系统中的重要组件之一，它承担着实现轮胎间差速调节、转向和牵引控制的功能。

它是通过一种特殊的机构设计来实现的，可以有效地解决行驶过程中的转向困难和转弯半径加大等问题。

下面将对汽车差速器的设计进行解读。

首先，汽车差速器设计的基本原理是通过两个轮胎的转速差异，使两侧轮胎产生不同的转速，从而实现转向。

在直线行驶时，两个轮胎的转速是相同的，差速器处于无差速状态，两侧轮胎顺利地同步转动；而在转弯时，由于内外侧轮胎行驶半径不同，转速也会不同，差速器会根据不同的转动速度来调整扭矩分配，使内外侧轮胎产生所需的差速，从而实现转向控制。

其次，差速器的设计结构相对复杂，主要由差速器机壳、行星齿轮、差速齿轮等组成。

差速器机壳是差速器的外壳，起到固定内部零件的作用；行星齿轮是差速器的核心部件，由太阳齿轮、行星齿轮和外齿轮组成，其基本结构通过行星齿轮与外齿轮的相互配合来实现不同速度的扭矩传递；差速齿轮将传递给差速器的扭矩分配到左右两侧的驱动轮上。

这些部件的合理设计和配合可以有效地实现差速调节和转向控制的功能。

此外，差速器的设计还需要考虑诸多工程问题。

首先是差速器的强度和耐久性问题，差速器要能够承受较大的扭矩和冲击力，以确保长时间的稳定工作；其次是差速器的密封性，差速器内部含有润滑油，需要保证密封性以防止油漏出和进入灰尘等杂质；再次是差速器的制造成本和安装调试问题，需要考虑材料的选择和工艺流程，以及装配和调试的便捷性。

最后，差速器的设计还需要根据不同车型和用途进行调整和优化。

不同车型和用途对差速器的要求有所不同，一些特殊要求，如越野性能、防滑功能和动力分配等，需要对差速器的设计进行改进和创新。

例如，一些越野车型会使用差速锁来提高车辆的通过能力；一些高性能车辆会采用电子控制差速器来实现更精确的扭矩分配和动力控制。

总之，汽车差速器的设计是一个综合性的工程问题，需要考虑诸多因素和要求，通过合理的设计和优化，才能实现汽车的高效转向和牵引控制。