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沙滩车机械锁止式差速器的运动学及动力学分析

作　者: 于孟
导　师: 周新建
学　校: 华东交通大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 沙滩车机械锁止式差速器虚拟样机技术运动仿真动力学
分类号: U489
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

沙滩车是一种介于摩托车和汽车之间的产品,因其独特的结构可以自如地行走于沙滩、沼泽、坡地等复杂路面,随着消费者的需求的增加及创新技术的实现,沙滩车迅速地发展起来。差速器是沙滩车的重要部件之一,主要用于保证沙滩车两侧车轮在行程不等时能以相应的不同转速旋转,从而满足其行驶运动学要求,消除左右车轮在运动学上的不协调。因此,其性能好坏对沙滩车的动力性能有着很大的影响。本文以最具有代表性的Eaton差速器为参考设计原型,设计出了一款适用于大排量沙滩车的机械锁止式差速器,详细介绍了差速器齿轮机构的设计方法,对沙滩车差速器的其他关键部位进行了设计分析,并对它们进行了强度计算。利用Pro/E软件实现了差速器的三维建模,并实现了差速器整体的虚拟装配。本文介绍了ADAMS及其与Pro/E之间的数据转换方式,并将Pro/E模型导入到ADAMS中去,添加了系统载荷和约束,讨论了齿轮接触碰撞参数的选取,最终完成了沙滩车差速器虚拟样机的建立。对沙滩车几种工况进行了运动学和动力学分析,包括了高速直线行驶、低速直线行驶、起步、转弯等工况,并针对其自锁与解锁功能进行了运动学仿真分析。分析结果对改善机械传动系统动力学性能和关键零部件设计有一定的指导作用,为其主要部位的齿轮载荷获取以及疲劳寿命预测提供了新的研究方法,同时为沙滩车差速器的优化设计提供了依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
主要符号说明  8-11
第一章绪论  11-22
  1.1 前言  11
  1.2 沙滩车国内外开发现状和发展趋势  11-16
    1.2.1 国内沙滩车发展现状和趋势  11-14
    1.2.2 国外沙滩车发展现状和趋势  14-16
  1.3 差速器概述  16-19
    1.3.1 差速器的用途  16-17
    1.3.2 国外防滑差速器发展现状和趋势  17-19
    1.3.3 国内防滑差速器发展现状和趋势  19
  1.4 多体系统动力学与齿轮传动学  19-20
  1.5 本文的主要研究内容及意义  20-22
第二章沙滩车差速器的设计  22-35
  2.1 差速器结构设计总述  23
  2.2 已知原始数据  23-24
  2.3 差速器齿轮的基本参数选择  24-30
    2.3.1 行星齿轮数  24
    2.3.2 行星齿轮球面半径的初步确定  24-25
    2.3.3 行星齿轮和半轴齿轮齿数的选择  25
    2.3.4 行星齿轮和半轴齿轮节锥角及模数的确定  25-26
    2.3.5 压力角的确定  26
    2.3.6 行星齿轮轴直径及支撑长度  26
    2.3.7 齿轮变位系数的计算  26-27
    2.3.8 差速器齿轮的几何尺寸计算  27-30
  2.4 差速器齿轮强度计算  30
  2.5 半轴设计计算  30-33
    2.5.1 半轴计算转矩  31
    2.5.2 半轴杆部直径的初选  31
    2.5.3 半轴扭转应力校核  31-32
    2.5.4 半轴花键孔的确定及校核  32-33
  2.6 凸轮盘齿轮与飞轮轴设计  33
  2.7 其它零件的尺寸与结构设计  33-34
  2.8 本章小结  34-35
第三章沙滩车差速器虚拟样机模型的建立  35-48
  3.1 概述  35-36
    3.1.1 Pro/E 软件介绍  35
    3.1.2 沙滩车差速器工作原理  35-36
  3.2 差速器三维模型的建立  36-38
    3.2.1 行星齿轮建模  36-38
    3.2.2 差速器其它零件模型的建立及装配  38
  3.3 差速器虚拟样机的建立  38-41
    3.3.1 模型的导入与转化  38-39
    3.3.2 系统约束与载荷的施加  39-41
  3.4 齿轮接触力仿真参数分析  41-47
    3.4.1 齿轮碰撞接触理论  41-44
    3.4.2 ADAMS 基于力的接触模型  44-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章各种工况运动学与动力学分析  48-73
  4.1 机械系统仿真概述  48-56
    4.1.1 虚拟样机技术  48-49
    4.1.2 系统仿真信号的提取与处理方法  49-50
    4.1.3 ADAMS 软件简介  50-56
  4.2 各种工况下的仿真分析  56-68
    4.2.1 直线行驶工况  56-62
    4.2.2 起步工况  62-64
    4.2.3 转弯工况  64-68
  4.3 差速器锁止性能分析  68-72
    4.3.1 机械锁止式差速器简介  68-69
    4.3.2 飞轮机构运动仿真分析  69-70
    4.3.3 锁止机构运动仿真分析  70-72
  4.4 本章小结  72-73
第五章总结与展望  73-75
参考文献  75-78
个人简历在读期间发表的学术论文  78-79
  个人简历  78
  待发表论文  78-79
致谢  79

沙滩车机械锁止式差速器的运动学及动力学分析

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