CN110135119B - 一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法 - Google Patents

一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110135119B
CN110135119B CN201910501854.0A CN201910501854A CN110135119B CN 110135119 B CN110135119 B CN 110135119B CN 201910501854 A CN201910501854 A CN 201910501854A CN 110135119 B CN110135119 B CN 110135119B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rigidity
axle housing
bearing
axle
force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910501854.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110135119A (zh
Inventor
黄丰云
孙志凡
朱继伟
徐劲力
卢杰
邹琳
刘晓刚
方瑞
张晓帆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201910501854.0A priority Critical patent/CN110135119B/zh
Publication of CN110135119A publication Critical patent/CN110135119A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110135119B publication Critical patent/CN110135119B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • G06F30/15Vehicle, aircraft or watercraft design
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/06Power analysis or power optimisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Details Of Gearings (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明属于汽车后桥分析技术领域,公开了一种桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度理论计算方法,进行桥壳刚度计算,将竖直方向的位移U、竖直方向位移P、形变O和在力F作用下得出驱动桥桥壳Z或Y方向的刚度位移;进行轴承刚度计算,计算轴承径向和轴向的刚度;进行整体支撑刚度计算,将支撑主减速器主动齿轮轴的轴承和桥壳作为串联系统,计算系统整体刚度。本发明提出的刚度计算方法易于实施,与台架实验法求取刚度相比,过程简单,实施经费很低;本发明提出的刚度计算方法结合桥壳刚度计算、轴承刚度计算,得到的总体刚度数值准确,有利于提高后桥动力学建模的精度。

Description

一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法
技术领域
本发明属于汽车后桥分析技术领域,尤其涉及一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法。
背景技术
目前,最接近的现有技术:现有的驱动桥主减速器齿轮支撑刚度的计算方法主要有两种,一种是试验手段,采用台架试验的方法,在驱动桥壳和减速器壳上的特定点粘贴应变片和测量位移,并绘制减速器壳的刚度曲线。这种方法的缺陷在于台架实验设备价格高昂难以准备,同时试验周期长,测点布置受限,应变片难以布置到主减速器内部。第二种方法是将桥壳视为刚体,在一些文献中,对主减速器进行动力学建模只考虑轴承刚度,将轴承外圈考虑为接地,忽略桥壳对主减速器支撑刚度的影响,无法准确体现主减速器的动力学特性。
汽车后桥和主减速器作为车辆动力传递系统的关键部件,起着支撑主减和半轴的重要作用,其刚度将直接影响主减的振动,同时汽车主减速器振动是整车NVH振动噪声的一大来源,在对主减速器进行理论分析和动力学建模过程中,需要一种准确的支撑刚度计算方法,使建立的动力学模型更加符合实际情况。
综上所述,现有技术存在的问题是:
(1)现有技术中,没有结合桥壳刚度计算、轴承刚度计算、整体支撑刚度计算对后桥动力学进行建模,造成对汽车主减速器的振动、支撑刚度及使用性能不能准确分析。
(2)现有技术中,进行试验法分析时,台架实验设备价格高昂难以准备,同时试验周期长,测点布置受限,应变片难以布置到主减速器内部。
解决上述技术问题的难度:
为解决上述问题,本发明提供一种基于材料力学的主齿刚度理论计算方法,该方法的主要难点在于如何从实体车桥或三维数模中进行结构和尺寸的简化,得出简支梁和悬臂空心圆管等力学结构,并根据力学结构建立正确的数学模型。
解决上述技术问题的意义:
本发明提出的主减速器刚度计算方法可以在产品设计阶段还没有形成实物产品时就计算得出主齿支撑刚度,计算得出的刚度综合考虑了桥壳和轴承的影响,符合实际情况,同时避免了需要台架试验的复杂情况,可为产品强度检核提供数据。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法。本发明将汽车驱动桥和减速器壳T型装配体的变形分为三个阶段,分别是后桥扭转、弯曲以及主减速器壳弯曲。其中为了简化计算,将后桥视为简支梁结构,将装配在后桥上的减壳视为悬臂梁结构。
本发明是这样实现的,一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法,所述考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法包括:
步骤一,进行桥壳刚度计算,将桥管简化为扭转弹簧,在主减速器支撑部位的作用力F的作用下产生扭转角θ,使主动齿轮支撑处产生竖直方向的位移U。
将桥管简化为简支梁,在端力F的作用下产生竖直方向位移P。
将减速器壳简化为悬臂梁,在力F的作用下,产生形变O。
将竖直方向的位移U、竖直方向位移P、形变O和力F得出驱动桥桥壳Z或Y方向的刚度位移。
步骤二,进行轴承刚度计算,计算轴承径向和轴向的刚度。
步骤三,进行整体支撑刚度计算,将支撑主减速器主动齿轮轴的轴承和桥壳作为串联系统,计算系统整体刚度。
进一步,步骤一进一步包括:
第一步,进行桥壳刚度计算,在减速器主动齿轮轴中心线和后桥中心线的在后桥上的空间投影交点选为坐标原点,建立右手坐标系,并以减速器主动齿轮轴方向为Z轴。
第二步,在汽车驱动桥和减速器壳装配体的减速器壳尾端施加沿-Z方向的力F,使后桥、尾端产生扭转和弯曲变形。
第三步,在力F的作用下,在坐标原点处,将减壳与后桥分离,将后桥视作中部承受扭矩的扭转弹簧。补充相容方程坐标原点处左右截面转角相等,并将简支梁左右约束去除,代以约束反矩,求出坐标原点的扭转角θ。
第四步,在力F作用下,将减壳与后桥分离,将后桥视作中部承受集中力F的简支梁。通过二次积分法计算挠度,边界条件为后桥左右约束处位移为零,连续条件为在坐标原点左右截面处位移与转角相等,求得坐标原点在YOZ平面的形变P。
第五步,固定在后桥上的减壳作为悬臂梁,在力F作用下,悬臂梁将产生-Z方向的位移O。
第六步,在力F的作用下,经过上述第三步~第五步,桥壳与减速器装配体结构尾端在竖直方向的位移V。
进一步,第三步中,力F在坐标原点处对后桥的扭矩为:
T=FL3
后桥在坐标原点处沿轴线扭转角θ数值为:
Figure BDA0002090498990000031
减速器壳在扭矩影响下产生竖直方向的位移U为:
U=L3sinθ=L3θ。
进一步,第四步中,坐标原点在YOZ平面的形变P数值为:
Figure BDA0002090498990000032
进一步,第五步中,减壳在-Z方向的位移O数值为:
Figure BDA0002090498990000041
第六步中,在力F作用下,尾端位移V的数值为:
V=U+P+O。
最终T型结构尾端在竖直方向的刚度为:
Figure BDA0002090498990000042
进一步,步骤二进一步包括:
将力F方向改为-Y方向,作用点不变,桥壳和减速器壳装配体在力F作用下只存在XOY平面内的弯曲形变,Y方向的刚度计算只计算-Y方向的形变Q。
坐标原点在XOY平面的形变Q数值为:
Figure BDA0002090498990000043
桥壳在Y方向的刚度为:
Figure BDA0002090498990000044
步骤二进一步包括:
轴承径向和轴向刚度,计算公式为:
Figure BDA0002090498990000045
进一步,步骤三中,整体刚度计算包括:
步骤1,将桥壳Z方向的刚度与轴承Z方向的刚度作为串联系统,Z方向系统整体刚度值为桥壳刚度与轴承刚度在Z方向的串联值。
Z方向系统整体刚度值为:
Figure BDA0002090498990000051
步骤2,将桥壳Y方向的刚度与轴承Y方向的刚度作为串联系统,Y方向系统整体刚度值为桥壳刚度与轴承刚度在Y方向的串联值。
Y方向系统整体刚度为:
Figure BDA0002090498990000052
式中,E为材料的弹性模量,I为桥壳惯性矩,计算公式为:
Figure BDA0002090498990000053
其中D为桥管外管直径,d为桥管内管直径,a为内外径之比。G为材料的切变模量,IP为桥壳对Y轴的截面极惯性矩,计算公式为:
Figure BDA0002090498990000054
F为尾端受到的-Z或-Y方向的力,L1为坐标原点距离后桥左端固定约束的距离,L2为坐标原点距离后桥右端固定约束的距离,L3为坐标原点距离减速器壳端点的距离。Kr、Ka分别为径向和轴向刚度。Fr、Fa分别为轴承所受径向及轴向载荷。δr、δa分别为径向及轴向产生的变形。la为扣除两端的倒角后轴承滚子的有效长度。i、Z分别为轴承滚动体列数和轴承单列滚体的个数。α为接触角。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法的考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算系统。包括:桥壳刚度计算模块,用于将桥管简化为扭转弹簧,在主减速器支撑部位的作用力F的作用下产生扭转角θ,使主动齿轮支撑处产生竖直方向的位移U。
将桥管简化为简支梁,在端力F的作用下产生竖直方向位移P。
将减速器壳简化为悬臂梁,在力F的作用下,产生形变O。
将竖直方向的位移U、竖直方向位移P、形变O和力F得出驱动桥桥壳Z或Y方向的刚度。
轴承刚度计算模块,用于计算轴承径向和轴向的刚度。
整体支撑刚度计算模块,用于将支撑主减速器主动齿轮轴的轴承和桥壳作为串联系统,计算系统整体刚度。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法的信息数据处理终端。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行所述的考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法。
综上所述,本发明的优点及积极效果为:
本发明提出的刚度计算方法易于实施,与台架实验法求取刚度相比,过程简单,实施经费低。本发明提出的刚度计算方法结合桥壳刚度计算、轴承刚度计算,得到的总体刚度数值准确,有利于提高后桥动力学建模的精度。
本发明利用该方法求出的刚度可以提高后桥动力学建模的精度。其中,根据本发明的刚度计算方法分为第一阶段:桥壳刚度计算:将桥管简化为扭转弹簧,在主减速器支撑部位的作用力F的作用下产生扭转角θ,将导致主动齿轮支撑处产生竖直方向的位移U;将桥管简化为简支梁,在端力F的作用下产生竖直方向位移P;将减速器壳简化为悬臂梁,在力F的作用下,产生形变O;最终将位移和力F得出驱动桥桥壳Z或Y方向的刚度。第二阶段:轴承刚度计算:主要计算轴承径向(Z方向)和轴向(Y方向)的刚度。第三阶段:整体支撑刚度计算:将支撑主减速器主动齿轮轴的轴承和桥壳视为串联系统,进而计算系统整体刚度(Y及Z方向)。
本发明提出的刚度计算方法易于实施,与台架实验法求取刚度相比,过程简单,不需要很高的实施经费。
本发明提出的刚度计算方法结合桥壳刚度计算、轴承刚度计算,得到的总体刚度数值准确,有利于提高后桥动力学建模的精度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法示意图。
图2是本发明实施例提供的汽车后桥和减速器壳以及建立的坐标系图。
图3是本发明实施例提供的汽车后桥和减速器壳简化结构图。
图4是本发明实施例提供的简化为简支梁的后桥扭转模型图。
图5是本发明实施例提供的简化为简支梁的后桥弯曲模型图。
图6是本发明实施例提供的固定在后桥上的减壳可以视作悬臂空心圆管,在力F作用下,悬臂空心圆管将产生-Z方向的位移O示意图。
图7是本发明实施例提供的简化为悬臂梁空心圆管的减速器壳弯曲模型图。
图8是本发明实施例提供的考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算系统图。
图中:1、桥壳刚度计算模块;2、轴承刚度计算模块;3、整体支撑刚度计算模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
现有技术中,没有结合桥壳刚度计算、轴承刚度计算、整体支撑刚度计算对后桥动力学进行建模,造成对汽车主减速器的振动、支撑刚度及使用性能不能准确分析。
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法,下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示,本发明实施例提供的考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法包括:
S101,进行桥壳刚度计算,将桥管简化为扭转弹簧,在主减速器支撑部位的作用力F的作用下产生扭转角θ,使主动齿轮支撑处产生竖直方向的位移U;将桥管简化为简支梁,在端力F的作用下产生竖直方向位移P;将减速器壳简化为悬臂梁,在力F的作用下,产生形变O;将竖直方向的位移U、竖直方向位移P、形变O和力F得出驱动桥桥壳Z或Y方向的刚度。
S102,进行轴承刚度计算,计算轴承径向和轴向的刚度。
S103,进行整体支撑刚度计算,将支撑主减速器主动齿轮轴的轴承和桥壳作为串联系统,计算系统整体刚度。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例
本发明实施例提供的考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法包括:
步骤一,桥壳刚度计算(Z方向):
1)第一阶段,在减速器主动齿轮轴中心线和后桥中心线的在后桥上的空间投影交点选为坐标原点,建立右手坐标系,并以减速器主动齿轮轴方向为Z轴(图2)。
2)第二阶段,在汽车驱动桥和减速器壳装配体的减速器壳端部(以下简称尾端)施加沿-Z方向的力F,其特征为:尾端受竖直平面的力F后,后桥会产生扭转和弯曲变形,尾端会产生弯曲变形。图3是本发明实施例提供的汽车后桥和减速器壳简化结构图。
3)第三阶段,其特征为:在力F的作用下,后桥将发生扭转变形,在坐标原点处扭转角为θ。在此阶段可将减壳与后桥分离,将后桥视作中部承受扭矩的扭转弹簧(图4,图5)。简化后的模型属于材料力学超静定问题,补充相容方程坐标原点处左右截面转角相等,并将简支梁左右约束去除,代以约束反矩,即可求出坐标原点的扭转角θ。
力F在坐标原点处对后桥的扭矩为:
T=FL3 (1)。
后桥在坐标原点处沿轴线扭转角θ数值为:
Figure BDA0002090498990000091
考虑到该转角数值较小,减速器壳在此扭矩影响下产生竖直方向的位移U为:
U=L3sinθ=L3θ (3)。
4)第四阶段,其特征为:在力F作用下,后桥将发生弯曲变形,坐标原点在YOZ平面的形变为P。在此阶段可将减壳与后桥分离,将后桥视作中部承受集中力F的简支梁(图5)。通过二次积分法计算挠度,边界条件为后桥左右约束处位移为零,连续条件为在坐标原点左右截面处位移与转角相等,即可求得坐标原点在YOZ平面的形变P,
坐标原点在YOZ平面的形变P数值为:
Figure BDA0002090498990000092
5)第五阶段,其特征为:固定在后桥上的减壳可以视作悬臂梁,在力F作用下,悬臂梁将产生-Z方向的位移O(图5)。
减壳在-Z方向的位移O数值为:
Figure BDA0002090498990000093
6)第六阶段,其特征为:在力F的作用下,经过上述三四五阶段,桥壳与减速器装配体结构尾端在竖直方向的位移V。
在力F作用下,尾端位移V的数值为:
V=U+P+O (6)。
最终T型结构尾端在竖直方向(Z方向)的刚度为:
Figure BDA0002090498990000094
步骤二,桥壳刚度计算(Y方向):
将力F方向改为-Y方向,作用点不变,此时,桥壳和减速器壳装配体在力F作用下只存在XOY平面内的弯曲形变,因此Y方向的刚度计算只用考虑-Y方向的形变Q。
坐标原点在XOY平面的形变Q数值为:
Figure BDA0002090498990000101
桥壳在Y方向的刚度为:
Figure BDA0002090498990000106
步骤三、轴承径向(Z方向)轴向(Y方向)刚度计算:
轴承径向和轴向刚度,其计算公式为:
Figure BDA0002090498990000102
步骤四,整体刚度计算:
1)将桥壳Z方向的刚度与轴承Z方向的刚度视为串联系统,因此Z方向系统整体刚度值为桥壳刚度与轴承刚度在该方向的串联值。
Z方向系统整体刚度值为:
Figure BDA0002090498990000103
2):将桥壳Y方向的刚度与轴承Y方向(径向)的刚度视为串联系统,因此Y方向系统整体刚度值为桥壳刚度与轴承刚度在该方向的串联值。
Y方向系统整体刚度为:
Figure BDA0002090498990000104
以上各公式变量名分别为:E为材料的弹性模量,I为桥壳惯性矩,计算公式为:
Figure BDA0002090498990000105
其中D为桥管外管直径,d为桥管内管直径,a为内外径之比。G为材料的切变模量,IP为桥壳对Y轴的截面极惯性矩,计算公式为:
Figure BDA0002090498990000111
F为尾端受到的-Z或-Y方向的力,L1为坐标原点距离后桥左端固定约束的距离,L2为坐标原点距离后桥右端固定约束的距离,L3为坐标原点距离减速器壳端点的距离。Kr、Ka分别为径向和轴向刚度;Fr、Fa分别为轴承所受径向及轴向载荷;δr、δa分别为径向及轴向产生的变形;la为扣除两端的倒角后轴承滚子的有效长度;i、Z分别为轴承滚动体列数和轴承单列滚体的个数;α为接触角。
如图8所示,考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算系统。包括:桥壳刚度计算模块1,用于将桥管简化为扭转弹簧,在主减速器支撑部位的作用力F的作用下产生扭转角θ,使主动齿轮支撑处产生竖直方向的位移U。
将桥管简化为简支梁,在端力F的作用下产生竖直方向位移P。
将减速器壳简化为悬臂梁,在力F的作用下,产生形变O。
将竖直方向的位移U、竖直方向位移P、形变O和力F得出驱动桥桥壳Z或Y方向的刚度。
轴承刚度计算模块2,用于计算轴承径向和轴向的刚度。
整体支撑刚度计算模块3,用于将支撑主减速器主动齿轮轴的轴承和桥壳作为串联系统,计算系统整体刚度。
下面结合实施例中的各参数数值分析对本发明技术效果进行进一步说明。
本发明中各参数数值:材料的弹性模量E为206*10^9Pa,桥壳极惯性矩I为1.0848*10^-06m^4,其中桥管外管直径D为70mm,桥管内管直径d为60mm,a为内外径之比。材料的切变模量G为79*10^9Pa,桥壳对Y轴的截面惯性矩IP为5.424210^-07m^4。简化减速器壳模型外径D1=87mm,内径d1=72mm,减速器壳极惯性矩I1为2.9861*10^-06m^4。如图7所示,坐标原点距离后桥左端固定约束的距离L1为498mm,坐标原点距离后桥右端固定约束的距离L2为518mm,坐标原点距离减速器壳端点的距离L3为104.8mm。
轴承选择为30305圆锥滚子轴承,圆锥滚子有效接触长度(mm)l为11.05mm;,圆锥滚子数目z为16,圆锥滚子压力角α为20°,轴承内径d0为25mm,轴承预紧力Fa0为1000N。
根据以上轴承数据以及轴承刚度计算步骤可以得出,轴承径向刚度Kr为1175.99Nm,轴承轴向刚度Ka=51.52Nm。
在本实施例中分别选取了10个不同的数值不同的载荷F求取系统总体刚度,根据前述各参数值以及刚度计算步骤可得如下表所示的各位移以及刚度值。
Figure BDA0002090498990000121
本发明提出的刚度计算方法易于实施,与台架实验法求取刚度相比,过程简单,不需要很高的实施经费。
本发明提出的刚度计算方法结合桥壳刚度计算、轴承刚度计算,得到的总体刚度数值准确,有利于提高后桥动力学建模的精度。
本发明利用该方法求出的刚度可以提高后桥动力学建模的精度。其中,根据本发明的刚度计算方法分为如下几个阶段:
桥壳刚度计算:将桥管简化为扭转弹簧,在主减速器支撑部位的作用力F的作用下产生扭转角θ,将导致主动齿轮支撑处产生竖直方向的位移U;将桥管简化为简支梁,在端力F的作用下产生竖直方向位移P;将减速器壳简化为悬臂空心圆管,在力F的作用下,产生形变O;最终将将前三个阶段的位移和力F得出驱动桥桥壳Z或Y方向的刚度。
轴承刚度计算:主要计算轴承径向(Z方向)和轴向(Y方向)的刚度;3)、整体支撑刚度计算:将支撑主减速器主动齿轮轴的轴承和桥壳视为串联系统,进而计算系统整体刚度(Y及Z方向)。
在主减速器壳端部处施加的载荷F(Y或Z方向),将使后桥桥管发生扭转以及弯曲变形,同时主减速器壳也将发生弯曲变形,在这些因素的作用下,可以得出主减速器端部总的变形量(Y或Z方向)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法,其特征在于,所述考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法包括:
步骤一,进行桥壳刚度计算,将桥管简化为扭转弹簧,在主减速器支撑部位的作用力F的作用下产生扭转角θ,使主动齿轮支撑处产生竖直方向位移U;将桥管简化为简支梁,在端力F的作用下产生竖直方向位移P;将减速器壳简化为悬臂梁,在力F的作用下,产生形变O;将竖直方向位移U、竖直方向位移P、形变O和作用力F共同作用下得出驱动桥桥壳Z或Y方向的刚度;
步骤二,进行轴承刚度计算,计算轴承径向和轴向的刚度;
步骤三,进行整体支撑刚度计算,将支撑主减速器主动齿轮轴的轴承和桥壳作为串联系统,计算系统整体刚度;
步骤一具体包括:
第一步,进行桥壳刚度计算,在减速器主动齿轮轴中心线和后桥中心线的在后桥上的空间投影交点选为坐标原点,建立右手坐标系,并以减速器主动齿轮轴方向为Z轴;
第二步,在汽车驱动桥和减速器壳装配体的减速器壳尾端施加沿-Z方向的力F,使后桥、尾端产生扭转和弯曲变形;
第三步,在力F的作用下,在坐标原点处,将减壳与后桥分离,将后桥视作中部承受扭矩的扭转弹簧;补充相容方程坐标原点处左右截面转角相等,并将简支梁左右约束去除,代以约束反矩,求出坐标原点的扭转角θ;
第四步,在力F作用下,将减壳与后桥分离,将后桥视作中部承受集中力F的简支梁;通过二次积分法计算挠度,边界条件为后桥左右约束处位移为零,连续条件为在坐标原点左右截面处位移与转角相等,求得坐标原点在YOZ平面的位移P;
第五步,固定在后桥上的减壳作为悬臂梁,在力F作用下,悬臂梁产生-Z方向的形变O;
第六步,在力F的作用下,经过上述第三步~第五步,桥壳与减速器装配体结构尾端在竖直方向上产生位移V;
第三步中,力F在坐标原点处对后桥的扭矩为:
T=FL3
后桥在坐标原点处沿轴线扭转角θ数值为:
Figure FDA0002373152800000021
减速器壳在扭矩影响下产生竖直方向位移U为:
U=L3sinθ=L3θ;
式中,I为桥壳惯性矩,计算公式为:
Figure FDA0002373152800000022
其中D为桥管外管直径,a为内外径之比;G为材料的切变模量,IP为桥壳对Y轴的截面极惯性矩,计算公式为:
Figure FDA0002373152800000023
F为尾端受到的-Z或-Y方向的力,L1为坐标原点距离后桥左端固定约束的距离,L2为坐标原点距离后桥右端固定约束的距离,L3为坐标原点距离减速器壳端点的距离;
第四步中,坐标原点在YOZ平面的竖直方向位移P数值为:
Figure FDA0002373152800000024
式中,E为材料的弹性模量;
第五步中,减壳在-Z方向的形变O数值为:
Figure FDA0002373152800000025
第六步中,在力F作用下,尾端位移V的数值为:
V=U+P+O;
最终T型结构尾端在竖直方向的刚度为:
Figure FDA0002373152800000026
步骤二具体包括:将力F方向改为-Y方向,作用点不变,桥壳和减速器壳装配体在力F作用下只存在XOY平面内的弯曲形变,Y方向的刚度计算只计算-Y方向的形变Q;
坐标原点在XOY平面的形变Q数值为:
Figure FDA0002373152800000031
桥壳在Y方向的刚度为:
Figure FDA0002373152800000032
轴承径向和轴向刚度,计算公式为:
Figure FDA0002373152800000033
Kr、Ka分别为径向和轴向刚度;Fr、Fa分别为轴承所受径向及轴向载荷;δr、δa分别为径向及轴向产生的变形;la为扣除两端的倒角后轴承滚子的有效长度;i、Z分别为轴承滚动体列数和轴承单列滚体的个数;α为接触角;
步骤三中,整体刚度计算包括:
步骤1,将桥壳Z方向的刚度与轴承Z方向的刚度作为串联系统,Z方向系统整体刚度值为桥壳刚度与轴承刚度在Z方向的串联值;
Z方向系统整体刚度值为:
Figure FDA0002373152800000034
步骤2,将桥壳Y方向的刚度与轴承Y方向的刚度作为串联系统,Y方向系统整体刚度值为桥壳刚度与轴承刚度在Y方向的串联值;
Y方向系统整体刚度为:
Figure FDA0002373152800000041
2.一种实现权利要求1所述考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法的信息数据处理终端。
3.一种计算机可读存储介质,包括指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1所述的考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法。
CN201910501854.0A 2019-06-11 2019-06-11 一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法 Active CN110135119B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910501854.0A CN110135119B (zh) 2019-06-11 2019-06-11 一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910501854.0A CN110135119B (zh) 2019-06-11 2019-06-11 一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110135119A CN110135119A (zh) 2019-08-16
CN110135119B true CN110135119B (zh) 2020-04-17

Family

ID=67580841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910501854.0A Active CN110135119B (zh) 2019-06-11 2019-06-11 一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110135119B (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5214472A (en) * 1992-01-03 1993-05-25 Eastman Kodak Company Metal belt drive for recording element in a copier/printer
CN101493370B (zh) * 2008-11-08 2010-07-28 辽宁曙光汽车集团股份有限公司 驱动桥总成主动齿轮锁紧螺母拧紧及轴承预紧力矩检测装置
CN103018040B (zh) * 2012-12-07 2015-01-14 清华大学 一种汽车驱动桥总成锥齿轮支承刚性测试系统
JP2015020707A (ja) * 2013-07-23 2015-02-02 Ntn株式会社 インホイール型モータ内蔵車輪用軸受装置
CN103753227B (zh) * 2014-01-21 2016-08-17 重庆大江工业有限责任公司 桥壳体构件的加工生产线及加工方法
CN103971006B (zh) * 2014-05-16 2017-06-13 清华大学 一种考虑主减速器壳的驱动桥齿轮动力学特性确定方法
CN104215454A (zh) * 2014-09-19 2014-12-17 武汉理工大学 一种汽车后桥主减速器噪音性能测试方法
US10029366B2 (en) * 2014-11-21 2018-07-24 Canon Kabushiki Kaisha Control device for motor drive device, control device for multi-axial motor, and control method for motor drive device
CN208232714U (zh) * 2018-01-29 2018-12-14 北京汽车研究总院有限公司 一种驱动桥壳本体、汽车后桥系统及汽车

Also Published As

Publication number Publication date
CN110135119A (zh) 2019-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103971006B (zh) 一种考虑主减速器壳的驱动桥齿轮动力学特性确定方法
CN103995940B (zh) 一种考虑输入转矩变化的驱动桥动力学特性计算方法
CN105677980A (zh) 汽车驱动桥系统的模态综合动力学建模与分析方法
WO2018179928A1 (ja) ステアリング装置用シャフト、ステアリング装置用シャフトの製造方法及び電動パワーステアリング装置
CN111814259A (zh) 一种基于轮毂电机行星齿轮减速器及设计方法
CN110188504B (zh) 减速器壳和后桥壳的主减速器被动齿轮支撑刚度分析方法
CN104091007A (zh) 一种少齿差行星减速器动力学仿真分析方法
CN110135119B (zh) 一种考虑桥壳结构的主减速器主动齿轮支撑刚度计算方法
Wei et al. Research on influencing factors and laws of free-bending forming limit of tube
Chen et al. A corrected equation of space curve meshing
Zhao et al. H∞ control of novel active steering integrated with electric power steering function
CN111881529B (zh) 机器人用rv减速器主轴承受力分析计算方法
CN111539084B (zh) 一种渐开线齿廓的非圆齿轮副三维实体建模方法
CN113536595A (zh) 空间大尺度刚-柔耦合系统高精度动力学建模方法
Yang et al. Influence of propeller shaft bending vibration on drivetrain gear dynamics
Song et al. Modelling, simulation and experiment of a novel pure rolling cycloid reducer with involute teeth
Do et al. Simulation of contact forces and contact characteristics during meshing of elastic beveloid gears
Abrams Formula sae race car analysis: simulation & testing of the engine as a structural member
Chen et al. The investigation of elongation of the neutral line in harmonic drive
CN103793564A (zh) 一种齿轮传动箱的系统变形计算方法
Sonawane et al. Static structural analysis of gear tooth
Hua et al. Influence of gear-shaft-bearing configurations on vibration characteristics of spiral bevel gear drives
Lu et al. Design optimization of an integrated E-type multilink suspension wheel-side drive system and improvement of vehicle ride comfort
Kobelev Thin-walled rods with semi-open profile for semi-solid automotive suspension
CN113987716B (zh) 一种多级齿轮副齿面动态三维接触应力计算方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant