CN110188504B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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CN110188504B CN201910501833.9A CN201910501833A CN110188504B CN 110188504 B CN110188504 B CN 110188504B CN 201910501833 A CN201910501833 A CN 201910501833A CN 110188504 B CN110188504 B CN 110188504B
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Abstract

本发明属于汽车设备性能参数分析技术领域,公开了一种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及系统,对汽车减速器壳和后桥壳以及半轴对准双曲面齿轮刚度进行分析,其中对刚度的分析方法通过六个阶段进行计算处理;解决了现有技术大部分后桥齿轮的动力学方程都没考虑减速器壳和后桥壳对该部分的刚度和阻尼影响,不能为实际后桥总成设计提供依据的问题。本发明以补充后桥准双曲面齿轮动力学模型为目的,针对减速器壳和后桥壳的变形过程将该部分的刚度通过几个阶段的变形进行分析,增加被齿支撑轴承刚度计算,综合得到被齿支撑刚度,为实际后桥总成设计提供数据信息支持。

Description

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
技术领域
本发明属于汽车设备性能参数分析技术领域,尤其涉及一种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。
背景技术
目前,最接近的现有技术:
基本上所有的车辆的都是属于减速器壳和后桥壳连接的结构。其结构主要由减速器壳,后桥壳,差速器壳,准双曲面齿轮,轴承,法兰等零件组成的,其主要作用是平稳传递由发动机传来的动力和差速转向等。
经文献检索发现,目前大部分的论文对减速器进行建模时为了简化模型,都是只考虑齿轮与齿轮之间和齿轮与连接件之间的作用,该动力学模型与实际模型有一定程度上的误差,该误差是在计算时将后桥壳和减速器壳视作刚体,默认该部分不变形,导致计算齿轮与齿轮之间的刚度计算与实际有偏差。所以需要一种专门考虑减速器壳和后桥壳以及半轴对齿轮的支撑刚度的影响的简化模型,将两者结合会更贴近实际后桥总成。
综上所述,现有技术存在的问题是:
(1)现有技术中,没有结合考虑减速器壳和后桥壳以及半轴对齿轮的支撑刚度的影响和轴承刚度计算和齿轮刚度分析的整体刚度分析模型,不能将上述三个部分结合会更难贴近实际后桥总成状况。
(2)现有技术主减速器被动齿轮支撑刚度分析中,是将后桥壳和减速器视为不变形的刚体,将轴承和齿轮分别视为弹性体进行变形计算,然后将两者的变形进行累加,没有考虑到后桥壳和减速器的变形带来的齿轮支撑刚度影响,也没有针对减速器壳和后桥壳的变形过程通过几个阶段的变形来分析。因总的刚度为这几个部分刚度的并联计算,考虑的内容越多,总的刚度越小,没有考虑后桥壳和减速器壳的影响会导致计算的整体刚度偏大,实际刚度较小,计算刚度较大,使得仿真过程的结果价值较低。
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转减速器被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。本发明对汽车减速器壳和后桥壳以及半轴对准双曲面齿轮刚度进行分析,其中对刚度的分析方法分为六个阶段进行。
本发明是这样实现的,一种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,所述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包括:
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。
第二阶段,在准双曲面被齿上施加-Z方向的力F,所述力F使得支撑被齿的结构产生弯曲变形。
第三阶段,作用于准双曲面被齿的力F使减速器壳发生形变,简化为弯折的简支梁模型。
第四阶段,后桥在力F的作用下,产生弯曲变形和扭转变形,简化为减速器壳与后桥模型。
第五阶段,后桥半轴一段通过轴承约束,另一端与差速器壳连接,作用力F使后桥半轴产生弯曲变形。
第六阶段,半轴和后桥均对齿轮支撑,总的刚度为半轴支撑刚度和后桥的刚度之和。
进一步,第三阶段中,作用于准双曲面被齿的力F使减速器壳发生形变,简化为弯折的简支梁模型中,弯折的简支梁模型为分别由a杆,b杆,c杆,d杆组成的简支梁结构,其中b杆,c杆为减速器锥面壳体简化成的等效简支梁模型。
进一步,第六阶段,半轴和后桥均对齿轮支撑分析中,需进行减速器壳体和后桥壳在被动齿轮支撑轴承处刚度计算,所述减速器壳体和后桥壳在被动齿轮支撑轴承处刚度计算的方法包括:
Z向刚度计算,若延z方向对齿轮施加力F,则对a,b的形变影响分析有:
a杆根据结构简化为矩形简支梁,a杆有一个自身的弯曲形变wa和转矩导致b杆的扭转形变产生的位移Δwa,b杆的扭转形变会给a杆的形变附加一个转角形变量Δwa
Figure BDA0002090496140000031
Figure BDA0002090496140000032
a杆一端的最终变形量
Figure BDA0002090496140000033
其中
Figure BDA0002090496140000034
β为与高宽比有关的系数,a为横截面积宽度,b为横截面积高度。
b杆和a杆计算方式一样,b杆由自身的弯曲变形wb和c杆的扭转角导致b杆的偏移量Δwb,b杆最终偏移量为:
Figure BDA0002090496140000035
c杆受到复合力矩的作用,延XY方向分解考虑其影响,c杆自身弯曲的位移量:
Figure BDA0002090496140000036
杆扭转带来的位移量:
Figure BDA0002090496140000041
d杆由后桥半轴壳简化而成,属于空心圆柱体,则式
Figure BDA0002090496140000042
中的Ip由如下公式得到
Figure BDA0002090496140000043
其中,α=d/D。
c杆最终变形量为
Figure BDA0002090496140000044
根据简化模型,d杆的最终变形量为自身的弯曲变形量
Figure BDA0002090496140000045
其中
Figure BDA0002090496140000046
则总的变形量为:
Figure BDA0002090496140000047
则减速器壳和桥整体对准双曲面被齿的支撑刚度为:
Figure BDA0002090496140000048
进一步,所述减速器壳体和后桥壳在被动齿轮支撑轴承处刚度计算的方法进一步包括轴承的XZ向刚度计算、Y向刚度计算,所述XZ向计算的方法包括:
XZ向受轴承的径向支撑刚度影响,轴承的滚动体轴承的滚动体与滚道之间有接触变形,自由状态下圆锥滚子轴承的滚动体与内外滚道接触处总的弹性变形δ(um)与滚动体作用力Q(N)之间的关系为
Figure BDA0002090496140000049
变换后得到:
Figure BDA00020904961400000410
式中:la—滚子有效长,等于滚子长度扣除两端的倒角,mm。Fa—轴承的
轴向预紧力,N。Z—滚珠的个数;α—接触角度(°)。
将公式进行变换:
Figure BDA0002090496140000051
轴向受力变形:
Figure BDA0002090496140000052
施加轴向预紧力Fa,产生径向力Fr,轴承的内外圈产生径向相对位移δr和轴向的相对位移δa
滚动体的变形:
δψ=δasinα+δrcosαcosψ。
式中:ψ为滚动体中心与最大受力滚动体中心之间的夹角,取值360°/Z。
联合公式和公式,得滚动体作用力:
Figure BDA0002090496140000053
累加所有滚动体的作用力,然后求出轴承的径向受力:
Figure BDA0002090496140000054
设δr=xarδa,系数xar取值(0,1)。分析径向刚度Kr
Figure BDA0002090496140000055
径向受力Fr为变化的,导致δr也变化,径向刚度Kr在一定范围内变动。
Figure BDA0002090496140000056
xar在(0,1]区间时,经过分析εar<2,取的近似值分析径向刚度:
Figure BDA0002090496140000057
当xar→0时,δr=0。
Figure BDA0002090496140000058
当δr=0,
Figure BDA0002090496140000059
Figure BDA00020904961400000510
Y向刚度计算方法包括:
轴承的轴向变形为:
Figure BDA0002090496140000061
轴向刚度的分析为:
Figure BDA0002090496140000062
得出:
Figure BDA0002090496140000063
式中:αi、αε、αf—分别为滚动体与内圈外圈及挡边的接触角,Kn-为接触常数,对于钢制轴承Kn=8.075×104l8/9,l—为滚子的有效长度,
Figure BDA0002090496140000064
进一步,第六阶段,半轴和后桥均对齿轮支撑分析中,具体包括:半轴一端通过轴承约束,另一端与差速器壳通过花键连接,将半轴看做简支梁,变形量为
Figure BDA0002090496140000065
Figure BDA0002090496140000066
进一步,第六阶段,总的刚度为半轴支撑刚度和后桥的刚度之和进一步包括:
X向的总刚度计算:
Figure BDA0002090496140000067
Y向的总刚度计算:
Figure BDA0002090496140000068
Z向的总刚度计算:在Z向上,半轴是与差速器壳连接,施加在被齿上的作用力同样会影响半轴,将半轴和减速器壳和后桥视为并联,与轴承的Z向支撑刚度同样为串联,则Z向支撑总的刚度为:
Figure BDA0002090496140000069
进一步,第六阶段中,所述总的刚度为半轴支撑刚度和后桥的刚度之和为k=k1+k2
本发明的另一目的在于提供一种利用所述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的减速器壳和后桥壳的主减速器被动齿轮支撑刚度分析系统。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述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。
综上所述,本发明的优点及积极效果为:
本发明提供的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。材料的切变模量G为79*10^9Pa,a,b,c杆的截面宽为10.8mm,高度为28.5mm,相关系数β查表得0.25,减速器壳和桥壳简化为a,b,c,d杆,la为85mm,lb为18mm,lc为51mm,ld为376mm,半桥的直径为20mm。如图6所示。
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。
在本发明中分别选取了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。
对该模型导入到Ansys进行静力学分析,对模型施加载荷并得到相应的变形,导入到matlab进行计算,结果如图5所示,仿真的减速器壳和桥壳总刚度K1为3.1226e+06。
用matlab用本发明采用的公式进行仿真计算,Z方向在不同载荷下的各杆的形变和K1、K2、K刚度如下表所示。
Figure BDA0002090496140000081
采用本发明计算出的刚度K1与采用Ansys仿真出的刚度K1的误差在百分之二,能说明该专利提出的计算方法的有效性。
本发明公开了一种考虑减速器壳和后桥壳的主减速器被动齿轮动力学支撑刚度分析方法,大部分后桥齿轮的动力学方程都没考虑减速器壳和后桥壳对该部分的刚度和阻尼影响,该发明以补充后桥准双曲面齿轮动力学模型为目的。本发明针对减速器壳和后桥壳的变形过程将该部分的刚度通过几个阶段的变形来分析。还要增加被齿支撑轴承刚度,最后综合得到被齿支撑刚度。
附图说明
如图1所示,本发明实施例提供的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流程图。
图2是本发明实施例提供的汽车后桥总成结构图。
图3是本发明实施例提供的汽车后桥简化模型图。
图4是本发明实施例提供的半轴简化模型图。
图5是通过Ansys仿真的减速器壳和后桥壳的总刚度K1图。
图6是汽车后桥总成部分相关参数图。
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,没有考虑减速器壳和后桥壳以及半轴对齿轮的支撑刚度的影响的简化模型,不能将两者结合会更贴近实际后桥总成。
为解决上述问题,下面结合附图对本发明的技术方案作详细描述。
如图1所示,本发明实施例提供的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,将汽车驱动桥壳的变形分为三个部分,分别是后桥轴管扭转、弯曲以及主减速器壳弯曲。其中为了简化分析,将后桥桥管视为可扭转的简支梁结构,将减速器壳体视为悬臂梁结构,具体包括:
S101,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)。
S102,第二阶段,在准双曲面被齿上施加-Z方向的力F,该力首先会使得支撑该被齿的结构产生弯曲变形,该部分在分析的时候可以简化为简支梁。
S103,第三阶段,作用于准双曲面被齿的力也会使得减速器壳发生形变,考虑到减速器后壳与后桥通过法兰进行连接,该部分受力会产生弯曲形变和扭转形变,为了方便分析,在分析的过程中可以将该部分简化为弯折的简支梁模型。
S104,第四阶段,后桥在该力的作用下,会产生弯曲变形和扭转变形,该减速器壳与后桥模型可以简化为图3。
S105,第五阶段,后桥半轴一段通过轴承约束,另一端与差速器壳连接,作用力F也会使后桥半轴产生弯曲变形。
S106,第六阶段,半轴和后桥都对齿轮有支撑作用,所以总的刚度应该为两部分的刚度之和。
在本发明实施例中,图4是本发明实施例提供的半轴简化模型。
下面结合具体实施例及具体分析对本发明的技术方案作进一步描述。
实施例
在本发明实施例中,由汽车结构可知,一方面,准双曲面被齿与差速器壳体连接,这个整体由减速器壳体支撑,减速器壳体与后桥通过法兰连接。另一方面,准双曲面被齿和差速器壳体与半轴连接,汽车后桥是对称结构,所以该模型可以只考虑一半后桥结构。
本发明的刚度分析方法如下。
(一)减速器壳体和后桥壳在被动齿轮支撑轴承处刚度包括:
1、Z向刚度:如图3所示,将该结构简化为分别由a,b,c,d组成的简支梁结构,并分别进行考虑分析。
1)若延z方向对齿轮施加力F,则对a,b的形变影响分析如下所示,a杆有一个自身的弯曲形变wa和转矩导致b的扭转形变产生的位移Δwa,b的扭转形变会给a的形变附加一个转角形变量Δwa
Figure BDA0002090496140000101
Figure BDA0002090496140000102
其中
Figure BDA0002090496140000103
β为与高宽比有关的系数,a为横截面积宽度,b为横截面积高度。
a杆一端的最终变形量
Figure BDA0002090496140000104
2)采用与a杆类似的分析方法,b杆由自身的弯曲变形wb和c杆的扭转角导致b杆的偏移量Δwb。b杆最终偏移量
Figure BDA0002090496140000105
3)c杆受到复合力矩的作用,将其延XY方向分解考虑其影响,c杆自身弯曲的位移量:
Figure BDA0002090496140000106
d杆扭转带来的位移量:
Figure BDA0002090496140000111
但由于d杆是由后桥半轴壳简化而成,属于空心圆柱体,则式(5)中的Ip由如下公式得到:
Figure BDA0002090496140000112
其中,α=d/D。
c杆最终变形量为
Figure BDA0002090496140000113
4)根据简化模型,d杆的最终变形量为自身的弯曲变形量
Figure BDA0002090496140000114
其中
Figure BDA0002090496140000115
5)总的变形量为:
Figure BDA0002090496140000116
6)减速器壳和桥壳在被齿支撑轴承处Z向刚度为:
Figure BDA0002090496140000117
2、X、Y向刚度:人体主要对Z向振动较为敏感,因此后桥XY方向刚度分析时,视桥壳等支撑结构为刚体。
(二)轴承的刚度包括:
1)、XZ向:XZ向的变形主要是由轴承变形产生,将轴承视为弹性原件,XZ向主要受轴承的径向支撑刚度影响,轴承的滚动体轴承的滚动体与滚道之间有接触变形,自由状态下圆锥滚子轴承的滚动体与内外滚道接触处总的弹性变形δ(um)与滚动体作用力Q(N)之间的关系为
Figure BDA0002090496140000118
变换后得到:
Figure BDA0002090496140000119
式中:la—滚子有效长,等于滚子长度扣除两端的倒角,mm;Fa—轴承的
轴向预紧力,N;Z—滚珠的个数;α—接触角度(°)。
将公式进行变换:
Figure BDA0002090496140000121
轴向受力变形:
Figure BDA0002090496140000122
施加轴向预紧力Fa,会产生径向力Fr,轴承的内外圈产生径向相对位移δr和轴向的相对位移δa
此时,滚动体的变形:
δψ=δasinα+δrcosαcosψ (13)。
式中:ψ为滚动体中心与最大受力滚动体中心之间的夹角,取值360°/Z
联合公式(10)和公式(13),可得滚动体作用力:
Figure BDA0002090496140000123
累加所有滚动体的作用力,然后求出轴承的径向受力:
Figure BDA0002090496140000124
设δr=xarδa,系数xar取值(0,1)。分析径向刚度Kr
Figure BDA0002090496140000125
在实际工作过程中,径向受力Fr是变化的,导致δr也是变化的,因此径向刚度Kr会在一定范围内变动,这里分析Kr近似值。
Figure BDA0002090496140000126
采用支承轴承滚珠数目为16,xar在(0,1]区间时,经过分析εar<2,故可取的近似值分析径向刚度:
Figure BDA0002090496140000127
当xar→0时,δr=0。
Figure BDA0002090496140000131
当δr=0,
Figure BDA0002090496140000132
时:
Figure BDA0002090496140000133
2)、Y向:轴承的轴向变形为:
Figure BDA0002090496140000134
轴向刚度的分析为:
Figure BDA0002090496140000135
Y向刚度分析由式(18)代入式(19)得出:
Figure BDA0002090496140000136
式中:αi、αε、αf—分别为滚动体与内圈外圈及挡边的接触角,Kn-为接触常数,对于钢制轴承Kn=8.075×104l8/9,l—为滚子的有效长度,
Figure BDA0002090496140000137
(三)半轴的弯曲刚度:CN100的后桥半轴是一端通过轴承约束,另一端与差速器壳通过花键连接,在分析的过程中可以将半轴看做简支梁,变形量为
Figure BDA0002090496140000138
则刚度为
Figure BDA0002090496140000139
(四)总刚度:
1)、X:
X向的总刚度由轴承的X向支撑刚度提供,则:
Figure BDA00020904961400001310
2)、Y:Y向的总刚度由轴承的Y向支撑刚度提供,则:
Figure BDA00020904961400001311
3)、Z:在Z向上,半轴是与差速器壳连接,施加在被齿上的作用力同样会影响半轴,将半轴和减速器壳和后桥视为并联,与轴承的Z向支撑刚度同样为串联,则Z向支撑总的刚度为:
Figure BDA0002090496140000141
4)半轴与差速器壳连接,施加在被齿上的作用力同样会影响半轴,半轴和减速器壳和后桥并联,总的刚度为后桥和减速器壳的支撑刚度和半轴的支撑刚度之和,即k=k1+k2
下面结合实施例对本发明积极效果作进一步说明。
实施例
本实施例中各参数数值: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。材料的切变模量G为79*10^9Pa,a,b,c杆的截面宽为10.8mm,高度为28.5mm,相关系数β查表得0.25,减速器壳和桥壳简化为a,b,c,d杆,la为85mm,lb为18mm,lc为51mm,ld为376mm,半桥的直径为20mm。如图6所示,
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。
对该模型导入到Ansys进行静力学分析,对模型施加载荷并得到相应的变形,导入到matlab进行计算,结果如图5所示,仿真的减速器壳和桥壳总刚度K1为3.1226e+06。
用matlab用本发明采用的公式进行仿真计算,Z方向在不同载荷下的各杆的形变和K1、K2、K刚度如下表所示。
Figure BDA0002090496140000151
采用本发明计算出的刚度K1与采用Ansys仿真出的刚度K1的误差在百分之二,能说明该专利提出的计算方法的有效性。
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 (5)

1.一种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,其特征在于,所述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包括:
第一阶段,将减速器主动齿轮轴中心线和后桥中心线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X轴;
第二阶段,在准双曲面被齿上施加-Z方向的力F,所述力F使得支撑被齿的结构产生弯曲变形;
第三阶段,作用于准双曲面被齿的力F使减速器壳发生形变,简化为弯折的简支梁模型;
第四阶段,后桥在力F的作用下,产生弯曲变形和扭转变形,简化为减速器壳与后桥模型;
第五阶段,后桥半轴一端通过轴承约束,另一端与差速器壳连接,作用力F使后桥半轴产生弯曲变形;
第六阶段,半轴和后桥均对齿轮支撑,总的刚度为半轴支撑刚度和后桥的刚度之和;
第六阶段,半轴和后桥均对齿轮支撑分析中,需进行减速器壳体和后桥壳在被动齿轮支撑轴承处刚度计算,所述减速器壳体和后桥壳在被动齿轮支撑轴承处刚度计算的方法包括:
Z向刚度计算,若延Z方向对齿轮施加力F,则对a杆,b杆的形变影响分析有:
a杆的悬空端的总弯曲形变wa*为a杆自身的弯曲形变wa和转矩导致b杆的扭转形变产生的位移△wa之和;
Figure FDA0002383414770000011
Figure FDA0002383414770000012
a杆一端的最终变形量
Figure FDA0002383414770000013
其中
Figure FDA0002383414770000021
β为与高宽比有关的系数,a为横截面积宽度,b为横截面积高度;
b杆和a杆计算方式相同,b杆由自身的弯曲变形wb和c杆的扭转角导致b杆的偏移量Δwb,b杆最终偏移量为:
Figure FDA0002383414770000022
c杆受到复合力矩的作用,延XY方向分解,c杆自身弯曲的位移量:
Figure FDA0002383414770000023
d杆扭转的位移量:
Figure FDA0002383414770000024
d杆由后桥半轴壳简化而成,属于空心圆柱体,则式
Figure FDA0002383414770000025
中的Ip由如下公式得到
Figure FDA0002383414770000026
其中,M=d/D;
c杆最终变形量为
Figure FDA0002383414770000027
根据简化模型,d杆的最终变形量为自身的弯曲变形量
Figure FDA0002383414770000028
其中
Figure FDA0002383414770000029
所述减速器壳体和后桥壳在被动齿轮支撑轴承处刚度计算的方法进一步包括轴承的XZ向刚度计算、Y向刚度计算,所述XZ向计算的方法包括:
εar<2时,取得近似值分析径向刚度:
Figure FDA00023834147700000210
当xar→0时,δr=0;
Figure FDA00023834147700000211
当δr=0,
Figure FDA0002383414770000031
Figure FDA0002383414770000032
Y向刚度计算方法包括:
轴承的轴向变形为
Figure FDA0002383414770000033
轴向刚度为
Figure FDA0002383414770000034
得出
Figure FDA0002383414770000035
式中:αi、αε、αf—分别为滚动体与内圈外圈及挡边的接触角,Kn-为接触常数,对于钢制轴承Kn=8.075×104l8/9,l—为滚子的有效长度,
Figure FDA0002383414770000036
第六阶段半轴和后桥均对齿轮支撑分析中,具体包括:
半轴一端通过轴承约束,另一端与差速器壳通过花键连接,将半轴作为简支梁,变形量为
Figure FDA0002383414770000037
Figure FDA0002383414770000038
第六阶段中,所述总的刚度为半轴支撑刚度和后桥的刚度之和具体包括:
X向的总刚度计算:
Figure FDA0002383414770000039
Y向的总刚度计算:
Figure FDA00023834147700000310
Z向的总刚度计算:在Z向上,半轴与差速器壳连接,半轴和减速器壳和后桥并联,与轴承的Z向串联,则Z向支撑总的刚度为:
Figure FDA0002383414770000041
第六阶段中,所述总的刚度为半轴支撑刚度和后桥的刚度之和为k=k1+k2
2.如权利要求1所述的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,其特征在于,第三阶段中,弯折的简支梁模型为分别由a杆,b杆,c杆及d杆组成的简支梁结构,所述b杆、c杆均为减速器壳斜面简化而成。
3.一种利用权利要求1所述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的减速器壳和后桥壳的主减速器被动齿轮支撑刚度分析系统。
4.一种实现权利要求1~2任意一项所述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的信息数据处理终端。
5.一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1~2任意一项所述的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。
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