3.2運動仿真
3.2.1差速行駛狀態仿真模擬
根據該差速器所用于車輛的行駛速度30~60km/h,經換算后得差速器的角速度一般為1200~2400°/s,因此將差速器殼旋轉副速度設置為2000°/s。車輛轉彎時,左右兩驅動輪的阻力矩大小不同,所以應給兩差速輪添加旋轉方向與差速器殼方向相反的單作用力矩,其值分別為40N·m和20N·m。設置運動仿真時間為5s,幀數為5000,然后即可開始仿真運算。根據運算仿真結果,分別輸出左右差速輪在3.3~3.4,時間段的速度曲線如圖7所示,其中圖(a)的阻力矩為40N · m,圖(b ),的為20N·m。
由于仿真結果輸出csv后,一以電子表格的形式輸出了差速輪間隔0.001 s的角速度值,由此可求得左右兩差速輪的平均角速度分別為ω1=1976.8°/s;ω2=2021.1°/s,二者的平均值為1998.95°/s,由此得ω1+ω2≈2ω0,這也驗證了軸向滑塊凸輪式差速器基本能夠滿足差速器的設計要求。
3.2.2直線行駛狀態仿真模擬
在差速行駛狀態模型基礎上,將兩差速輪的單作用力矩大小都設置為30 N·m,其余參數設置都不變,這樣即可進行直線行駛狀態的仿真模擬。仿真時間設置為3s,幀數為3000,然后開始仿真運算。根據仿真運算結果,輸出左右兩差速輪0.07-0.17s時間段的速度曲線如圖8所示,其中圖(a)為左側差速輪的角速度曲線,圖(b)為右側差速輪的角速度曲線。并由此輸出csv后,以電子表格的形式輸出了差速輪間隔0.001 s的角速度值,由此求得差速輪的平均角速度分別為ω1=2000.3°/s , ω2=2001.2°/s。由此得ω1≈ω2≈ω0,ω1+ω2≈2ω0。
4結束語
本文根據差速器的設計要求,應用Solidworks軟件制作了軸向滑塊凸輪式差速器主要零件的實體模型,并完成虛擬裝配。然后利用SolidWorks插件工具COSMOSMotion軟件,對該差速器進行了運動仿真。通過對各零部件的三維參數化建模、裝配及運動仿真的有機結合,直觀、形象地再現了差速器的工作過程,一獲得了有關零件的運動特性,分析計算結果表明,當左右兩差速輪的合阻力矩為60N·m,且兩側阻力矩差為20N·m或0 N·m時,有ω1+ω2≈2ω0。因此,可以認為軸向滑塊凸輪式差速器基本能夠滿足差速器的設計要求。另外,本文為差速器的設計與研究提供了一種方法和捷徑,在研發過程中應用這種方法可大大縮短差速器的研發周期,降低產品的研發成本,并為以后進一步對這一新型差速器的結構優化設計、制造及運動分析奠定了基礎。
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