一种新型防滑差速器的理论研究

1 引言 差速器是安装在汽车、拖拉机等轮式运输与装载机械上的一个重要传动部件。对于某些防滑性能要求较高的车辆,如军用汽车、越野汽车和重型汽车,国内外通常使用带差速器锁的圆锥齿轮差速器、高摩擦式差速器、自锁式差速器和变传动比圆锥齿轮差速器。除变传动比的锥齿轮差速器外,其它差速器或结构复杂、或使用不变,很少使用。     

对称式行星齿轮差速器的转矩转速分配特性研究

对称式行星齿轮差速器在各类车辆上被广泛应用并制约着整车的行驶稳定性.为了透彻分析该类差速器各部件之间的相互作用关系和半轴齿轮的差速机理,对其进行了受力分解和内摩擦力矩的计算,并对其转矩转速分配特性进行了建模,最后,通过实例计算验证了所建模型的正确性.研究表明,当对称式行星齿轮差速器两侧输出端转速不同时,内摩擦力矩将对该差速器两侧半轴输出转矩的差异产生决定作用,因此,改变差速器行星齿轮和半轴齿轮的结构参数即可改变内摩擦力矩的大小,并进而改变该差速器的转矩分配特性.     

差速器行星齿轮弯曲强度有限元分析

以某型400CC全地形车差速器为例,对差速器行星齿轮的三维实体建模方法以及单齿最高啮合点的确定过程进行了阐述,探讨了利用Pro/ENGINEER对差速器行星齿轮三维造型的方法并进行了实体建模,分析了确定单齿最高啮合点的方法,通过非线性有限元软件ABAQUS对行星齿轮单齿的力学性能进行了计算分析,最后与齿轮弯曲强度传统计算方法进行了比较。并能够为齿轮的轻量化设计及疲劳寿命分析提供理论依据。结果表明:行星齿轮弯曲强度满足强度要求,传统计算方法计算结果相对保守。     

越野汽车双联非圆行星齿轮差速器的研究

提出了一种新型非圆行星齿轮差速器,将其应用于越野汽车分动器中,可以实现两输出轴扭矩变比例分配,相当于增大了差速器的锁紧系数,即增加了差速器的防滑功能,从而有望提高车辆的越野通过性。差速器结构紧凑,两个非圆中心齿轮形状完全相同,双联非圆行星齿轮形状一致,相位相差90°,采用三组双联行星齿轮实现均载,工艺性好。通过传动原理分析,给出了非圆齿轮节曲线的设计方法,并以渐开线齿形为例进行了设计计算及样机试制,差速器理论锁紧系数达到3.45。     

非圆面齿轮差速器的构型原理与动态防滑机制

针对变传动比差速器核心元件制造难度大、动态限滑机制不明确的问题,提出一种基于非圆面齿轮的新型变传动比差速器,并针对该差速器的构型原理与动态防滑机制展开研究。在阐明圆柱齿轮与非圆面齿轮的传动原理的基础上,给出非圆面齿轮差速器的构型原理;针对单侧驱动车轮打滑,整车陷入困境的工况,根据机构旋转法得到非圆面齿轮差速器的运动学表达式,利用高等动力学理论,构建非圆面齿轮差速器各构件的力学平衡方程,推导出整车牵引力公式,进而建立非圆面齿轮差速器驱动下整车水平移动的动力学模型;通过试验和仿真相结合的方法,对差速器在两驱动轮上的扭矩分配,动态牵引力变化以及整车的脱困行为进行研究,结果表明：非圆面齿轮差速器使单侧打滑车轮产生周期惯性扭矩,有利于提升车辆的最大牵引力,它是变传动比差速器动态防滑的根本原因;增加差速器输入转速,能够有效提升车辆脱困的平均速度,同时对车辆产生的柔性冲击幅值也会增大,研究结果为变传动比差速器的设计提供一定的理论依据。     

越野车双联非圆行星齿轮差速器的设计

提出了一种新型非圆行星齿轮差速器,可以用于实现越野车两输出轴转矩变比例分配,增加差速器的防滑功能,从而有望提高车辆的越野通过性。通过传动原理分析,给出了轮系中各非圆齿轮节曲线的设计方法;并以渐开线齿形为例,编制了差速器非圆齿轮的参数化设计程序,可以快速设计不同参数的非圆齿轮差速器。对设计的多种参数的不同方案进行结构、性能比较,不仅可以根据差速器理论锁紧系数和结构工艺,选择合理的结构参数,同时证明该差速器能够有效差速。     

端曲面齿轮防滑差速器运动特性分析与仿真

为了探究端曲面齿轮防滑差速器的运动特性和防滑性能,基于端曲面齿轮副啮合原理和差速器工作原理,建立了端曲面齿轮防滑差速器的静力学模型,分析了端曲面齿轮副阶数、偏心率以及转速差对差速器转弯时运动特性的影响;利用Adams软件对端曲面防滑差速器的防滑特性进行了动力学仿真。结果表明,与普通圆锥差速器相比,端曲面齿轮防滑差速器具有显著的防滑特性,防滑系数可达2.5。通过简化端曲面齿轮防滑差速器模型,搭建差速器实验平台,得到了非圆行星齿轮偏转角速度,验证了在差速状态时其理论值的准确性。     

几种防滑差速器油摩擦特性的比较

介绍了防滑差速器油的性能特点,分析了几种防滑差速器油的基本理化性能,并将防滑差速器油与GL-5齿轮油、自动传动液(ATF)的摩擦因数进行了比较。结果表明防滑差速器油性能与GL-5齿轮油有较大差异;昆仑LSD90车辆防滑差速器齿轮油的基本理化性能和摩擦性能优于参比的2种国内外同类油样。     

硅油式防滑差速器特性对汽车操纵性能的影响研究

为了研究硅油式防滑差速器的转矩输出特性,通过电控动力传动系试验台对硅油式防滑差速器转矩输出特性进行了测定试验。通过仿真对比试验测定汽车转弯半径比、横摆角速度及侧向加速度等,并作为对比参数来考察硅油式防滑差速器转矩特性对汽车操纵稳定性的影响。仿真试验结果表明,若硅油式防滑差速器的防滑转矩设计合适,汽车装硅油式防滑差速器比装普通差速器更有利于汽车的操纵稳定性。     

二型行星齿轮泵的设计及分析

二型行星齿轮泵是利用行星机构原理,结合传统的二齿轮泵所构思的二型行星齿轮泵,从增加输入转矩的角度出发,可采用由多个齿轮构成的多齿轮泵,这是从行星齿轮传动理论与齿轮泵工作原理相结合的基础上提出的一种新型液压元件。     

差速器行星齿轮轴的断裂分析

借鉴空心圆轴扭转变形时的横截面应力模型和十字轴万向节危险断面的分析,把差速器行星齿轮轴假想为三部分——内花键空心箍、十字阶梯轴和渐开线花键,并关联分析其抗扭强度和十字轴轴颈根部抗弯能力;通过对行星齿轮轴扭矩传递影响因素的分析,提出并证明了解决行星齿轮轴断裂的可行性方法。     

复式直齿行星排行星轮轴向力研究

在车辆的传动系统中,复式直齿行星排的行星轮与行星架之间存在轴向作用力,导致止推垫圈磨损严重。分析了复式直齿行星排长行星轮轴向力的产生机理,建立了行星轮滚针轴承负荷分布与轴向力计算模型。通过仿真分析与试验研究,指出了影响行星轮轴向力的主要因素及其对轴向力的影响规律。为复式直齿行星排行星轮轴向力的研究提供了分析方法,为复式行星排的设计改进提供了依据。     

一种共轴输出封闭差动行星轮系分析

针对直升机共轴输出的要求,提出了一种实现共轴输出的封闭差动行星传动机构,该构型由定轴轮系和差动行星轮系构成,同时给出了该构型传动比条件、同心条件、邻接条件、装配条件等齿数匹配约束条件;研究了该构型的各个主要部件的受力情况。采用Romax软件和AGMA标准对构型的设计进行了仿真和强度验证。研究结果表明,该构型能够在较小的尺寸下,传递较大的功率,实现共轴输出的要求。     

液力变矩器行星齿轮的失效探析

通过试验手段分析了液力变矩器行星齿轮的失效原因,并且给出了相应的解决措施,通过金相观察齿根及侧面可以看出在整个齿轮的渗碳并不均匀,从齿根处向外有裂纹,该裂纹易引起轮齿的断裂;通过显微硬度计分别对齿顶径向方向、齿廓工作面附近以及齿根处沿相邻齿齿根圆弧进行分析,获得了对比实验数据,通过实验结果分析出齿轮失效原因并提出相应的改进措施。     

行星齿轮变速传动的弹流润滑研究

基于弹性流体动力润滑理论,针对行星齿轮变速器内齿轮主动和太阳轮主动的2种工况,分别求出行星齿轮与太阳轮啮合以及与内齿轮啮合时,沿啮合线在啮合点的最小油膜厚度。结果表明:齿轮在节点啮合的润滑情况可以体现齿轮的润滑状况;太阳轮主动的工况,行星轮与内齿轮啮合的润滑条件最差;提高润滑油的黏度可以增加齿轮润滑油膜厚度;增加齿轮压力角的方法提高齿轮油膜厚度的效果明显;提高齿轮啮合的油膜厚度对改善齿轮的润滑状态,降低齿轮的生产成本,具有实际使用价值。     

一种P-S型封闭差动行星齿轮系的力学分析

运用力学的基本分析方法,选择轮系力学分析单元,对P-S型封闭差动行星齿轮系中各个活动构件进行了力学分析,该分析不仅可以得到输入与输出的力矩关系,而且可以得到强度设计中十分重要的轮系在不同位形时的各运动副的作用力。     

封闭差动行星齿轮传动系统啮合刚度振动不稳定性*

不考虑阻尼和外力,建立封闭差动行星传动系统纯扭转自由振动方程并将该方程转换为正则模态方程;利用多尺度法推导出传动系统的啮合刚度波动引起的和型共振频率的稳定性条件并进行动力稳定性分析。研究结果表明：传动系统正则模态方程的啮合刚度波动的一次谐波项的系数矩阵元素绝对值越大,对应该系数矩阵元素的组合共振频率或2倍频引起的振动频率不稳定区间越大;啮合频率接近共振组合频率和2倍频时,不稳定性随啮合刚度波动率的增加而增大;传动系统受封闭级啮合频率激励引起的组合共振频率和2倍频率共振点远比差动级中啮合频率激励引起的多;不稳定三维图中起伏曲面在内外啮合重和度为整数时的点为起伏曲面的谷底,谷底的稳定性高。     

行星齿轮机构的虚拟装配方法研究

为解决行星齿轮虚拟装配中的准确定位问题,针对单行星轮机构的干涉问题,提出对齐装配面确定装配关系的基本方法,针对多行星轮装配问题,推导了行星轮的相对转角公式,提出了一种多行星轮虚拟装配的方法。最后以机器人用RV250减速器为例,完成了无干涉装配,为机构运动和动力学分析打下了基础。