基于RecurDyn的分动器齿轮传动系统动力学分析

陈克 周霜霜 李晓政

摘要：利用Pro/E建模软件建立分动器齿轮三维模型，通过RecurDyn软件对分动器齿轮传动系统进行动力学仿真分析。针对车辆在水平良好路面上，对分动器的齿轮传动系统设置相应约束、接触和负载，对分动器整体齿轮传动系统进行多刚体动力学分析。分析得到的齿轮转速与理论值接近，验证了对分动器齿轮传动系统动力学分析的正确性。

关键词：分动器；齿轮传动系统；RecurDyn；仿真

中图分类号：O31？文献标识码：A？？文章编号：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

多驱车辆能适应恶劣的环境，一直为大众所追捧，而分动器是多驱车辆上的重要部件，分动器能将变速箱输出的动力合理的分配给各驱动轴，因此研究分动器齿轮传动系统的传动特性有很大意义。分动器的整个发展过程已经历了多种结构的变革，分动器的传动结构从一开始的多级定轴齿轮传动结构发展到现在的一级定轴齿轮与一级行星齿轮复合的结构。到目前为止已有多篇文章对分动器进行了研究[1-2]，而分动器动力传递过程在机械方面主要归为齿轮传动，国内为对齿轮传动已有大量的研究，包括定轴齿轮和行星齿轮传动特性[3]，但有很多是选取齿轮传动中重要部件进行单独分析，而对齿轮传动系统进行整体分析的较少。本文通过多体动力学软件，对分动器齿轮整体传动系统进行多刚体动力学分析，研究齿轮整体传动过程中的转速情况。

1分动器结构

图1为车辆分动器结构简图，整个分动器主要有高低档齿轮、中间轴和行星齿轮差速器组成。分动器的动力从分动器输入轴1输入，经过高低速档传动中间档齿轮轴5，再将动力传动行星齿轮差速器，最后将动力传至前桥输出轴12和中后桥输出轴7。

分动器齿轮的齿廓模型对之后的仿真研究有很大影响，因此选取Pro/E软件绘制，Pro/E软件通过渐开线方程建立精确的齿轮齿廓，同时能建立各参数间的关系，对齿轮进行参数化建模，软件自带的装配模块，能精确的装配分动器齿轮系统，并进行静态干涉检验，检验结果没有干涉，满足进一步仿真要求。

1.输入轴 2.高速档齿轮 3.高低档结合套 4.低速档齿轮 5.中间轴 6.内齿圈 7.中后桥输出轴 8.太阳轮 9.行星轮 10.行星架 11.前后轴差速锁 12.前桥输出轴

2分动器动力学模型

RecurDyn软件是由韩国公司研发的多体动力学仿真软件，采用相对坐标系运动方程理论和完全递归算法，与以往的动力学软件相比，这款软件能快速的求解大型、复杂的接触类模型，集成多学科的动力学软件，包含了系统建模、结构控制和系统优化多个板块的系统软件。为扩大软件利用的人群和学科，RecurDyn建模系统中自带发动机、履带、链、滑轮、齿轮、弹簧等建模工具包，为建模节省一大部分时间。

将分动器三维模型导入RecurDyn中，对车辆在水平良好路面上行进过程进行分析，变速箱、分动器分别接入高速档，针对分动器齿轮传动特点，删除低速档齿轮，对整体模型施加10对转动副，12对实体与实体接触，其中考虑分动器转动过程的润滑油飞溅润滑效果，对各接触对设置静摩擦系数为0.08，动摩擦系数为0.05，并根据经验值对各接触对齿轮设置刚度和阻尼系数。

根据车辆运行情况，利用step函数，对分动器的高速档齿轮2施加驱动为step（time，0，0，0.3，262），对太阳轮8施加负载step（time，0，0，0.3，230000），对内齿圈施加负载step（time，0，0，0.3，679608）。

根据计算可得分动器高速档齿轮传动比i

式中，为高速档输入齿轮转速、齿数；为中间档1、2传动齿轮转速、齿数，；为行星架齿轮转速、齿数。

由此可得

3分析结果

由图2可以看出行星架、太阳轮和内齿圈转速一致，行星齿轮差速器整体没有相对转动。而太阳轮与前输出轴相连，内齿圈与中后输出轴相连，由此可知分动器前后输出轴保持相同转速，在0.3s后转速与理论值221rad/s接近。图2局部放大图可以看到转速有较小的波动，主要因为齿轮在啮合过程中有冲击力造成。

4结论

本文通过建立分动器齿轮传动系统三维模型，利用RecurDyn软件对分动器齿轮整体传动系统进行动力学分析，分析得出车辆在水平良好路面上行进时分动器齿轮系统的转速时域图，仿真值与理论值相符，验证了建立模型的准确性，为进一步研究分动器齿轮传动系统各种负载工况下工作打下基础。

参考文献：

[1] 王善坡，李舜酩，廖庆斌，柳海龙，张万良.专用汽车分动箱模态试验与分析[J].农业机械学报，2007，38（12）：24-27.

[2] 金姣姣.车辆分动器性能及其检测系统研究[D].杭州：浙江大学，2008.

[3] 孙宏. 多级行星传动系统动力学特性分析[D].重庆：重庆大学，2012.