[发明专利]非圆锥齿轮防滑差速器动力学模型的建立方法

说明书

本发明涉及一种非圆锥齿轮防滑差速器动力学模型的建立方法，包括以下步骤：S1、建立非圆锥齿轮防滑差速器的动力学计算物理模型；S2、选定行星架转角和行星齿轮转角为广义坐标；S3、得到各构件相对广义坐标的偏类速度；S4、根据偏类速度计算出各构件的等效转动惯量和广义力，得到基本动力学模型；S5、根据非圆锥齿轮防滑差速器中非圆锥齿轮传动特点，得出内摩擦力矩模型，带入动力学模型；S6、根据差速器基本力学特性，将锁紧系数带入动力学方程，得到体现非圆锥齿轮防滑差速器特点的动力学模型。本发明能精确得到非圆锥齿轮防滑差速器工作过程中行星齿轮的运动规律和防滑差速器的平衡位置，具有计算精度高、计算效率高等优点。

技术领域

本发明涉及非圆锥齿轮动力学领域，更具体地说，涉及一种非圆锥齿轮防滑差速器动力学模型的建立方法。

背景技术

非圆锥齿轮可以实现两相交轴或交错轴之间变传动比动力和运动传递，采用变传动比空间传动的非圆锥齿轮差速器不仅具有结构紧凑、传动平稳、效率高、寿命长等优点，而且还具有差速防滑功能，在泥泞、湿滑、冰雪等地面的通过性能比传统的圆锥齿轮差速器有大幅度提高。非圆锥齿轮防滑差速器服役过程中，其动力学性能对整车行驶性能具有重要影响。

由于非圆锥齿轮防滑差速器行星齿轮是做连续回转的运动，同时绕行星架转动，无法在上面固定传感器测量其转角和角速度。因此，目前对非圆锥齿轮防滑差速器动力学性能的研究主要通过运动学仿真进行定性研究，运动学仿真需要繁琐的建模，计算效率低，且无法得到精确的行星齿轮运动规律以及非圆锥齿轮防滑差速器的平衡位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种计算精度高、计算效率高的非圆锥齿轮防滑差速器动力学模型的建立方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种非圆锥齿轮防滑差速器动力学模型的建立方法，包括以下步骤：

S1、建立非圆锥齿轮防滑差速器的动力学计算物理模型；

S2、选定行星架转角和行星齿轮转角为广义坐标；

S3、根据非圆锥齿轮之间的变传动比函数和非圆锥齿轮防滑差速器差动轮系的基本速度关系得到各构件相对广义坐标的偏类速度；

S4、根据偏类速度计算出各构件的等效转动惯量和广义力，得到基本动力学模型；

S5、根据非圆锥齿轮防滑差速器中非圆锥齿轮传动特点，得出内摩擦力矩模型，带入动力学模型；

S6、根据差速器基本力学特性，将锁紧系数带入动力学方程，得到体现非圆锥齿轮防滑差速器特点的动力学模型。

上述方案中，所述步骤S3中非圆锥齿轮之间的变传动比函数为和根据差动轮系的基本速度关系，有：

对上述两式进行积分，可以得到：

根据上述公式求得非圆锥齿轮防滑差速器系统中各构件相对于两个广义坐标的偏类速度

式中，ω_H为行星架的速度，ω₁为行星齿轮的绝对角速度，ω₂、ω₃分别为左右半轴齿轮的角速度，为行星架的转动角度，为行星齿轮的转动角度，分别为左右半轴齿轮的转动角度。

上述方案中，构件的等效转动惯量J₁₁、J₂₂、J₁₂为：

J_H为行星架对其转轴的转动惯量，J₁为行星齿轮的转动惯量，J₂、J₃分别为左右半轴齿轮的转动惯量。