差速器建模装配仿真设计

I 摘要

本文介绍了轿车差速器与主减速器的设计建模过程，论述了轿车差速器与主减速器的结构和工作原理，通过对轿车主要参数的分析与计算对差速器和主减速器进行设计，并使用Pro/E对差速器与主减速器进行3D建模，生成2D工程图。完成装配后，对主减速器、差速器进行运动仿真，以论证差速器的差速器原理。

关键词：建模，差速器，主减速器，分析

II Abstract

This paper discusses the automobile differential design and

modeling process of the final drive, and the structure and the

principle of automobile differential and the final drive.the car

After the analysis and calculation of final drive and

differential,to use Pro/E to complete make 3D model of the final

drive and differential, then to produce 2D drawings.There is going

to analysis the final drive to prove the principle after finishing

the composing.

Keywords: Modeling, Differential,Final drive，Analysis

III 目录

摘要 ........................................................ I

Abstract ................................................... II

轮式工程车辆防滑差速系统的数值模拟研究

【摘 要】本文概括了汽车常用防滑差速系统的主要形式，并在此基础上分析了汽车差速器的结构类型以及相应的特点，并给出了衡量防滑差速器性能的技术指标。最后以防滑差速器的数值模拟为背景，通过力学分析模型为基础，通过简化分析后利用matlab中的simulink工具来进行ｂｐ神经网络训练和分析。

【关键词】防滑差速系统；轮式机械；ｂｐ神经网络

0.概述

汽车上使用的防滑差速系统主要有三种形式：主动控制式、转矩感应式和转速感应式。在实践中防滑差速系统在提高汽车安全性能方面起到了很重要的作用，也逐渐成为一个重点研究的领域。国外汽车公司在防滑差速器方面的研究比较早，经过几十年的发展逐步形成了以tcs防滑差速系统为代表的电子控制系统，在多种高中档轿车上都得到了普遍的应用。相比之下国内的防滑差速系统的研究起步晚，受到总体汽车发展水平的限制，在这个方面更多的研究注重于逻辑控制方面，但还缺乏比较成熟的市场化产品。要提高我国汽车设计生产的水平，提高汽车防滑差速系统设计水平是必由之路。

1.汽车差速器的结构类型和特点

差速器的结构类型取决于车辆的具体类型和工作条件。从功能上分，差速器可分为普通对称式圆锥行星齿轮差速器和防滑差速器两大类，其中防滑差速器又可以分为自锁式差速器和强制锁止式差

速器两类，如果要细分还可以划分出更多的类型。在本文中针对轮式工程机械的防滑设计，因此在本节中对防滑差速器的设计来展开讨论。这里对几种常见的防滑差速器类型进行概述，将其作为后续研究的重要参考。常用防滑差速器的类型和特点为：（1）强制锁止式，强制锁止式差速器的使用需要和差速锁配合，结构比较简单，但操作不方便，有可能因为差速锁摘锁时间不当而导致左右车轮刚性连接；（2）摩擦片式自锁差速器摩擦片式自锁差速器通过产生内摩擦力矩来实现转矩的重新分配，从而能够改善汽车在经过恶劣路段时的平衡能力。这类差速器的缺点也比较明显，主要表现在于其工作方式会增加摩擦片的磨损，油耗量也相对较大；（3）滑块凸轮式差速器，滑块凸轮式差速器是一种高摩擦自锁差速器，其结构紧凑、质量小。但其结构较复杂，其零件材料、机械加工等方面均有较高的技术要求，摩擦件的磨损较大；（4）托森差速器，托森差速器又称蜗轮-蜗杆式差速器，其结构简洁、性能优异，在中央轴间差速器和后驱动桥的轮间差速器上应用最为广泛，但由于在转速转矩差较大时有自动锁止作用，通常不用作转向驱动桥的轮间差速器。

文章编号:1000-582x(2000)02-0001-05金属带式无级变速传动键合图建模及仿真X

胡建军,秦大同,孙冬野,杨亚联,杨 为(重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 400044) 摘 要:无级变速传动是汽车理想的传动方式,金属带式无级变速器是目前最成熟的无级变速器。作者在详细分析金属带式无级变速汽车传动系工作机理和变速特性的基础上,运用键合图理论,建立了该传动系统的键合图分析模型,推导出无级变速传动的状态方程。基于这一动态模型,仿真分析了汽车在加速及阻力突变时的动态响应过程。结果表明:键合图模型能够很好地反映无级变速传动的动态特性。本研究结果为进一步研究无级变速传动系统提供了理论分析方法和设计依据。 关键词:无级变速传动;键合图;仿真 中图分类号:TH132.32 文献标识码:A 汽车工业百余年的发展史,主要是动力传动系的发展史。无级自动变速传动作为汽车理想的传动系统,自汽车诞生以来一直是人们追求的目标。无级变速传动(ContinuouslyVariableTransmission,简称为CVT)具有普通有级变速传动无法相比的优点,它可以控制汽车发动机始终运行在最佳目标运行区,显著提高汽车的经济性,改善汽车的动力性,并可通过自动换档使汽车驾驶操纵变得简单,既减少了汽车的行驶冲击,也减少驾驶员的劳动强度。与装配常规有级式机械传动汽车相比,无级变速传动汽车具有节省燃料、排气污染小、操纵方便、乘坐舒适、变速快捷的优点[1,2]。作者在详细分析装配有金属带式无级变速器的无级变速汽车传动系统工作机理和变速特性的基础上,运用键合图理论,建立起该传动系统的数学模型,并对无级变速汽车加速特性进行仿真,从而为研究金属带式无级变速传动系统动态特性提供理论分析方法和设计依据。1 无级变速传动原理1.1 金属带式无级变速器基本结构金属带式无级变速器是实现汽车无级变速传动的关键部件,它主要由金属带、主动轮、从动轮、油泵、油缸、离合器等部件组成。发动机输出的动力经离合器传到无级变速传动装置的主动轮,通过V型金属带将动力传输到从动轮,之后经一级减速器、主减速器与差速器传递到车轮。在无级变速器中,带传动装置是其核心部分,图1表示了带传动装置的结构简图,它主要由主动轮、从动轮以及V型金属带组成。其主、从动轮均为组合结构,一端固定,另一端可轴向移动,主动轮的可动部分和不可动部分形成的V型槽与V型金属带啮合,实现动力传递。

在车辆动力传动系统设计及匹配研究中，系统的建模是一个非常复杂的过程。应用CRUISE仿真软件建立的车辆动力传动系统模型具有方便、简单、容易调试和直观性强等特点，不仅能节省大量时间，而且便于用户分析和研究仿真结果以及修正参数，从而快速完成系统的匹配设计。

前言

汽车动力传动系统设计的首要任务是使传动系统各部件之间以及与发动机之间互相匹配，以保证汽车能在不同条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃油经济性。动力传动系统动态模型的建立是在车辆设计、匹配及性能研究的基础上，但传动系统建模复杂，调试过程时间较长，给研究工作带来了很大的不便。采用专业软件对其进行建模及仿真研究不仅可以节省大量的时间，使建模过程简单化，而且程序运行可靠、调试方便、结果准确，利于分析研究。

AVL公司开发的CRUISE是研究车辆动力性、燃油经济性、排放性能及制动性能等的高级仿真分析软件，它包含了车辆的基本模块和控制模块，用户可利用模型生成器建立所需的车辆系统模型，并在此基础上进行仿真分析，利用仿真结果优化传动系统的参数，从而快速完成系统的设计。

CRUISE软件功能及特点介绍

CRUISE是一种非常灵活的车辆仿真分析软件，可对任意结构形式的车辆传动系统进行建模与仿真，用于车辆开发过程中的动力系统与传动系统的匹配、整车性能预测和仿真计算。可进行发动机、变速器和轮胎的选型及匹配优化，还可以用于混合动力汽车、电动汽车的动力传动系统及控制系统开发和优化。 CRUISE软件具有以下特点：

（1）灵活的模块化理念可进行各种车辆和动力总成配置的分析，能够自由地在所提供模块的基础上建立系统模型；

（2）发动机的冷启动模型考虑了高摩擦和热力学效应；

（3）弹性扭转轴单元可用于传动系统的低频振动特性研究；

（4）黑盒子功能可使用户自定义模块和控制算法；

（5）提供了流体动力学软件Flow master、KUH及MATALAB／Simulink的接口；