滑动齿轮差速器的设计与运动仿真分析.pdf

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1、第7期总第２4１期农业科技与装备Ｎo．7ＴotａlＮo．２4１２０１4年7月ＡｇｒｉｃultuｒａlＳｃｉｅnｃｅ＆ＴｅｃhnoloｇyａnｄＥｑuｉｐｍｅntJul．２０１4滑动齿轮差速器的设计与运动仿真分析1,21,2*1,211肖名涛，孙松林，李军政，张武金，杨彪（１．湖南农业大学工学院，长沙4１０１２8；２．湖南省现代农业机械装备工程技术研究中心，长沙4１０１２8）摘要：介绍一种滑动齿轮式差速器的基本结构和工作原理，采用UG建立样机的物理模型，通过UG与ADAMS的数据交换接口把模型的几何数据转换为ADAMS动力学模型。直线行驶和转向行驶工况仿真计算结果表明，该差速器

2、符合低速农业机械差速转向要求。关键词：差速器；虚拟样机；动力学分析；仿真中图分类号：S２２3.99文献标识码：A文章编号：1674－1161（２014）07－0018－04汽车行驶时，左右车轮在同一时间内所滚过的路强。程通常不等，如果驱动桥的左右车轮刚性连接，则行1滑动齿轮差速器的总体结构驶时驱动轮在路面上会不可避免地滑移或滑转，不仅滑动齿轮差速器（见图1）主要由滑动齿轮、滚会加剧轮胎磨损与功率、燃料的消耗，而且可能导致轮、滚轮轴、滚轮架、弹簧、滚轮轴卡箍、支撑轴、输出转向和操作性能恶化。为防止这些现象发生，汽车左轴等组成。其中支撑轴通过动力输出轴内端的圆孔定右轮间都装有轮间

3、差速器。但是当汽车越野行驶或在位和支撑，滑动齿轮安装在支撑轴上，滚轮通过滚轮泥泞、冰雪路面上行驶，一侧驱动车轮与地面的附着轴安装在滚轮架上组成滚轮传动组件，滚轮传动组件系数很小时，尽管另一侧车轮与地面有良好的附着，相对滑动齿轮对称布置；滑动齿轮两端圆周方向均布其驱动转矩也会随之减小，无法发挥潜在的牵引力，凸台，滚轮安装在凸台凹槽一半处，当动力输出轴两进而使汽车停驶。为保证汽车行驶，越野汽车通常装端阻力矩相同时，滑动齿轮位于两滚轮架中间，动力设差速锁和防滑差速器，这些结构通常比较复杂，不输出轴同向等速旋转，当动力输出轴两端助力矩不同适用于农业机械。时，滑动齿轮向力矩小的一端移动

4、，小力矩端驱动转农业机械的驱动系统通常不安装差速器，所以转速加快，大力矩断转速降低；当两端助力矩相差在一向比较困难。轮距窄的开沟机、田园管理机等转向时，定程度时，大力矩端动力中断，小力矩端保持动力传利用人力强行扭转机械使机具的左右轮在地面相对递，实现差速。该差速器能产生一定的差速锁紧扭矩，滑动。轮距相对较宽的移栽机、插秧机等，靠人力扭转特别适合低速车辆和农业机械动力传递使用。机械基本不能转向。所以通常在驱动系统中采用牙嵌式转向离合器，转向时通过分离该侧的牙嵌式离合器，切断动力传递，另外一侧因动力没有被切断而继续行驶，实现大轮距农业机械转向。牙嵌式离合器转向虽然可以满足上述要求

5、，但操作复杂、转向灵活性差、牙嵌齿轮有冲击。为此，设计一种滑动齿轮式差速器，差速时保证至少有一只动力输出轴运动，能够可靠的传递驱动力矩，且结构简单、使用方便、实用性收稿日期：２014－06－01基金项目：湖南省教育厅优秀青年项目（１4B０78）；湖南农业大学青年基金(１3QＮ０１)作者简介：肖名涛（１98１—），男，讲师，硕士，从事农业机械创1.输出轴；２.滚轮体；3.滚轮轴卡箍；4.滚轮轴；5.滚轮；6.支撑轴；7.螺栓；8.轴承盖；9.油封；10.轴承；11.箱体；新设计与试验研究。1２.齿轮轴；13.驱动齿轮；14.滑动齿轮；15.弹簧；16.轴套通信作者：孙松林（１9

6、63—），男，教授，博士生导师，从事农业图1差速器结构示意图机械创新设计与试验研究。Figure1Schematicdiagramofthedifferentialmechanism２０１4年第7期肖名涛等：滑动齿轮差速器的设计与运动仿真分析192滑动齿轮差速器的工作原理开始向左侧滑动一个小于x/２的位置t，同时左侧滚滑动齿轮式差速器工作时，滑动齿轮在一定范围轮向后移动一段距离b，右侧滚轮向前移动一段相同内左右移动，实现对两侧驱动轮的差速驱动。距离b，从而两轮走过的路程出现差别，实现小幅度2.1直线行驶运动分析转向差速。驾驶员大扭矩扭转机械时，扭矩M1增大，滑动齿轮差速器的核

7、心工作部件是滑动齿轮。在分力F1增加。当分力F1大于右侧弹簧在x/２位置变滑动齿轮的两侧端面分别对称设置凸台。凸台（见图相的胡克力F２时，滑动齿轮滑动到右侧极限位置，使２）由两侧斜面、底端面、顶端面、内台面、外台面组成。左侧滚轮向后移动距离b1，到凸台顶面并向下继续移动至下一个凸台斜面，左侧滚轮向后移动，左侧驱动力在此位置打滑，直至分力F1小于右侧弹簧在x/２位置变相的胡克力F２，停止打滑。同时右侧滚轮向前移动距离b２，右侧滚轮继续保持直线行驶，两侧动力轮走过的路程差加大，实现大幅度转向差速或原地掉头，