差速器齿轮机构的运动学及动力学分析

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差速器齿轮机构的运动学及动力学分析差速器齿轮机构的运动学及动力学分析
周新建 于 孟 查谢 吴 健
(载运工具与装备教育部重点实验室 华东交通大学， 江西 南昌 330013)
摘要 首先阐述了差速器的传动原理 ，然后利用ADAMS建立了差速器齿轮机构的虚拟样机模型 ，
并对该机构进行了两种工况下的仿真分析 ，得到传动齿轮的转速特性曲线及受力曲线 ，并通过曲线分析
了差速器的差速原理。分析受力曲线能为差速器齿轮的有限元分析提供依据 ，并为其动态优化及疲劳
寿命预测提供指导。
关键词 差速器 虚拟样机 齿轮机构 ADAMS
The Kinematic and Dynamic Analysis of the Gear Mechanism of Di fferential
Zhou XinjianYu MengZha XiaojingWu Jian
(K ey Laboratory of C onveyance and Equipment of Ministry of Education ， East China Jiaotong University ， Nanchang 330013 ， China)
Abstract The principle of differential transmission is introduced at first ， and then the virtual prototype model of
the differential gear mechanism is established by using ADAMS. The simulation and analysis of its two different work2
ing conditions are carried out ， and the speed characteristic curve and force curve are g ot ， the principle of differential
is analyzed by the curve. Analysis on the force curve can not only provide force condition for finite element analysis of
the differential gear ， but als o supply guidance for dynamic optimization and fatigue life prediction.
Key words Differential Virtual prototype G ear mechanism ADAMS
0 引言
差速器是沙滩车的重要部件之- ，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 ，其性能好坏直接影响车辆行驶
平顺性、 舒适性、 操纵稳定性[1 ]
。齿轮机构作为差速器
的主要传力机构 ，对其进行运动学及动力学分析就显
得极为重要。本文中我们基于虚拟样机软件 ADAMS
(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)
[2 ]
，对
齿轮机构进行了运动仿真分析 ，得出其主要部件的运
动学及动力学曲线 ，对差速器的研究具有重要的指导
意义。
1 传动原理
差速器主要由圆锥行星齿轮 2、 行星齿轮轴 5、 圆
锥半轴齿轮 4 和差速器壳 3 组成 ，如图 1 所示。发动
机动力自主动齿轮传递至从动齿轮 6 ，经差速器壳、 行
星齿轮轴、 行星齿轮、 半轴齿轮、 半轴传递给车轮。当
汽车两侧车轮转速相同时 ，行星齿轮绕半轴轴线转动 ，
称为公转;当两侧车轮阻力不同时 ，行星齿轮在公转的
同时绕自身轴线的转动 ，称为自转。行星齿轮自转时 ，
两个半轴转速不同 ，此时 ，即起差速作用[3 ]
。
图1差速器结构简图
2 虚拟样机模型
2. 1 模型建立
周新建等人结合江西侍育厅科学技术研究项目
- - - 车辆智能自锁差速器研究与开发”，设计出-款
适用于大排量沙滩车的机械锁止式差速器。
我们选用该差速器中的两个行星齿轮、 两个半轴
齿轮以及行星齿轮轴作为研究对象 ，各齿轮主要参数