关 键 词：

滑动齿轮式差速器的动力学分析 滑动 齿轮 差速器 动力学 分析

资源描述：

购买设计请充值后下载，，资源目录下的文件所见即所得，都可以点开预览，，资料完整，充值下载可得到资源目录里的所有文件。。。【注】：dwg后缀为CAD图纸，doc,docx为WORD文档，原稿无水印，可编辑。。。具体请见文件预览，有不明白之处，可咨询QQ:12401814

内容简介：

黑龙江工程学院本科生毕业设计附 录 A 外文文献Farm Machinery Using & MaintenanceThe most important thing is the meshing mark and meshing backlash of the driven bevel gears and active bevel gears, the firmness adjustment of half axle gears and planetary gear in maintenance of the BJ2020S jeep driving axle . This is an important and difficult job ,because the rear axle and driven working under the large load and high speed. And the bear is alternating load. If the meshing mark is not conforming to requirements or the meshing backlash is not good, it will appear smooth transmission speed and noise, wear, or even broken tooth gear, which directly influences the car service life and various tasks when it is working. At the same time , lord and driven tapered gear meshing mark and the check assembly and adjustment became a complicated problem although automobile driving axle structure is not a very complicated but some people is not familiar with the principle on gear transmission. Based on years of teaching and practice in the maintenance work with the adjustment of BJ2020S jeep driving axle differential gears and bearings has some method and steps of the relevant views and comments about something. Adjustment of the axis gear differential planetary gear mesh clearanceHalf axle gears and planetary gear mesh clearance is adjusted by half axle gears and differential shell thickness between three different (0.5 mm, 1.0 mm, 0.2 mm) thrust washers . Because of the planetary gear differential between shell with the thrust washers, so it must be the half axle gears through the thrust washers (two half axle gears and add, subtract washers), and the gap of the planetary gear mesh. Then using pins will planetary gear axle fixed. Adjustment of differential backlash This bearing clearance is adjusted by adding, subtracting differential bearings and differential between shell thickness (0.5 mm in four different, o. mm, 0.15 ram, 0.10 ram) to adjust the adjustment of the gasket. In the adjustment of the former ready right and left bridge between shell of gasket, installation fixed good follower bevel gears. Active bevel gears should not installed in accordance with the relevant provisions of the torque (40-60N, m) installed left and right with tapered bridge housing, active gear with long bar, or a screwdriver to turn down, or pry differential assembly, to check differential assembly bearings between differential to feel no axial clearance and rotate freely. Active bevel gears bearing clearance adjustment In active position of bevel gears can be determined by the basic, increase and decrease active bevel gears with active before bearings taper gear bearing thrust ring between four different thickness (0.10 mm, 0.15 ram, 0.25 mm mm) adjustment, 0.50 gasket to adjust, the flexible rotation, no axial and radial clearance. Active bevel gears and driven bevel gears clearance and meshing mark adjustment Domestic automobile gear for no modifier, assembling widely adopted, the first meshing mark check whether the meshing mark requirements, such as requirements, through the change of bevel gears, driven axial position to get to meet the requirements of meshing mark, the active bevel gears bearing and differential bearing clearance (pre-tightening degrees) basis, rub-up, driven bevel gears, initiative on 3-4 taper gear teeth are coated with thin layer opposite, oil (or face turns into oil), according to the requirements and differential assembly installed left, right, forward and backward bridge housing, then turn active bevel gears decomposition of left and right to bridge housing, driven gear tooth surface of conical whether imprint requirements. If meshing mark requirements, visible to the situation by outward, to the right or left, bevel gears, driven to adjust. When the meshing mark to tooth root cap, the main, small or client, the formula for the Lord: the Lord, from (i.e., big into bevel gears into active driven gear), small (i.e. driven out from bevel gears removed from active gear). When the Lord, driven gear cone of meshing mark complies with the standards and inspection, driven bevel gears, active bevel gears and clearance of bevel gears driven backlash should actively bevel gears in the radius of 45mm flanges on the circumference displacement measurement, the arc length) should be in (0.2-0.6 mm. If does not accord with a standard, can increase and decrease active bevel gears and bearings taper gear after the shim between left and right or mobile differential bearing adjustment gasket, driven to adjust the gap, so bevel gears, driven when the bevel gears has adjusted, adjust the marks are not destroyed, small volume, driven tapered gear meshing mark. Drive and differential assemblyWe can start assemble the drive and differential when the differential gears, driven gear, each bearing, tapered meshing mark adjustment is over. Based on the thickness of the gasket and the bolt torques, we should coated with rubber seal, assembled active bevel gears, mount differential assembly, then closed the bridge housing.附 录 B 中文译文减速器和差速器的调整与装配在对BJ2020S吉普车后桥的维修中，最主要的就是减速器主、从动圆锥齿轮的啮合印痕及啮合间隙；差速器半轴齿轮、行星齿轮啮合间隙和各轴承松紧度的调整。这是一项既重要又较为困难的工作，因为后桥主、从动圆锥齿轮是在大负荷、高转速下工作的，而且其所承受的是交变负荷，如果两者的啮合印痕不符合要求，或啮合间隙不当，工作中将会出现传动不平稳和噪音，加速齿面磨损，甚至打坏齿轮，直接影响汽车使用寿命和各项任务的完成。同时，汽车后桥的结构虽不是很复杂，但由于主、从动圆锥齿轮的体积较大，拆装费时费力，加之一些同志对齿轮的传动原理不够熟悉，实践机会又少，主、从动圆锥齿轮啮合印痕和间隙的检查调整及装配就成了一个较为复杂的问题。本文根据几年来在教学和实际维修工作中的摸索，就BJ2020S吉普车后桥差速器齿轮和轴承的调整，主、从动圆锥齿轮啮合印痕和间隙及主动圆锥齿轮轴承间隙的调整和装配的有关方法、步骤谈点看法和意见。一、差速器半轴齿轮与行星齿轮啮合间隙的调整 半轴齿轮与行星齿轮啮合间隙的调整，是通过半轴齿轮与差速器壳之间三个不同厚度(1.0mm、0.5mm、0.2mm)的止推垫片来调整的。因为行星齿轮与差速器壳之间的止推垫片是一定的，所以，通过加、减半轴齿轮的止推垫片(两半轴齿轮同时加、减垫片)，使其与行星齿轮的啮合间隙达到标准。然后用销子将行星齿轮轴固定。二、差速器轴承间隙的调整 此轴承间隙的调整是通过加、减差速器轴承与差速器壳之间四个不同厚度(0.5mm、0.25mm、0.15ram、0.10ram)的调整垫片来调整的。在调整前准备好左、右桥壳之间的密封垫，安装固定好从动圆锥齿轮。主动圆锥齿轮先不要安装，应按照规定的扭矩(4060Nm)安装好左、右桥壳，以圆锥主动齿轮的位置，用长金属棒或大起子转动差速器总成，或上下撬差速器总成，来检查差速器轴承间隙，以达到感觉没有轴向间隙且转动自由为止。三、主动圆锥齿轮轴承间隙的调整 在主动圆锥齿轮的位置基本确定后，可通过增、减主动圆锥齿轮前轴承与主动圆锥齿轮前轴承止推环之间的四个不同厚度(0.10mm、0.15ram、0.25mm、0.50mm)的调整垫片来调整，使其达到转动灵活，没有轴向、径向间隙的感觉。四、主动圆锥齿轮与从动圆锥齿轮间隙及啮合印痕的调整 国产汽车齿轮因无修正值，装配时普遍采用啮合印痕调整法，即首先检查啮合印痕是否符合要求，如不符合要求，则通过改变主、从动圆锥齿轮的轴向位置来获得符合要求的啮合印痕，在调整好主动圆锥齿轮轴承和差速器轴承间隙(预紧度)的基础上，擦净主、从动圆锥齿轮，在主动圆锥齿轮34个齿的正、反面涂上薄层红丹油(或红印油)，放进差速器总成，按要求装好左、右桥壳，正、反转动主动圆锥齿轮，然后分解左、右桥壳，查看从动圆锥齿轮齿面上的印痕是否符合要求。如啮合印痕不符合要求，可视情况通过向里、向外或向左、向右移动主、从动圆锥齿轮来调整。当啮合印痕偏向齿顶、齿根或齿的大端、小端时，其调整口诀为：“顶进主，根出主，大进从(即从动圆锥齿轮移进主动齿轮)，小出从(即从动圆锥齿轮移离主动齿轮)”。当主、从动圆锥齿轮的啮合印痕符合标准后，需检查主、从动圆锥齿轮间隙，主动圆锥齿轮与从动圆锥齿轮的齿侧间隙应在主动圆锥齿轮法兰盘半径为45mm的圆周上测量，其位移(弧长)应在0.20.6mm之间。如不符合标准，可增、减主动圆锥齿轮后轴承与主动圆锥齿轮之间的垫片或者左、右移动差速器轴承调整垫片来调整主、从动圆锥齿轮的间隙，因此时主、从动圆锥齿轮的印痕已调整好，调整量很小，是不会破坏主、从动圆锥齿轮啮合印痕的。五、减速器和差速器总成的装配 在差速器齿轮主、从动圆锥齿轮、各轴承及啮合印痕，都分别调整完毕后，开始进行减速器与差速器总成的装配。按照调整时所用垫片的厚度、各紧固螺栓的扭矩，涂上密封胶，先装配好主动圆锥齿轮，再装上差速器总成，最后按顺序合上桥壳，至此全部调整装配完成。5湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）中 期 检 查 表学 院： 工学院 学生姓名学 号年级专业及班级 指导教师姓名指导教师职称讲师论文（设计）题目滑动齿轮式差速器的动力学分析与运动仿真毕业论文（设计）工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题该差速器设设计原理分析 1、运动特性分析 2、动力分析 3、运动仿真指导教师意见 签 名： 年 月 日 检查小组意见 组长签名： 年 月 日 注：1.此表可用黑色签字笔填写，也可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。2.此表可从教务处网站下载中心下载。湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）任务书学生姓名学 号 年级专业及班级2009级 汽车服务工程（1）班指导教师及职称 讲师学 院2012 年 12 月 3 日填 写 说 明一、毕业论文（设计）任务书是学校根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。二、此任务书必需针对每一位学生，不能多人共用。三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。四、任务书一经下达，不得随意更改。五、各栏填写基本要求。（一）毕业论文（设计）选题来源、选题性质和完成形式：请在合适的对应选项前的“”内打“”，科研课题请注明课题项目和名称，项目指“国家青年基金”等。（二）主要内容和要求：1工程设计类选题明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。2实验研究类选题明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。3文法经管类论文明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。（三）主要中文参考资料与外文资料：在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近13年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。（四）毕业论文（设计）的进度安排：1设计类、实验研究类课题实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的30%。2文法经管类论文实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的40%。六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。毕业论文（设计）题目滑动齿轮式差速器的动力学分析与运动仿真选题来源结合科研课题 课题名称：农业机械变速器用差速器生产实际或社会实际 其他 选题性质基础研究 应用研究 其他题目完成形式毕业论文 毕业设计 提交作品，并撰写论文主要内容和要求1、 原理一种滑动齿轮式差速器，包括滑动齿轮、滚轮、滚轮轴、滚轮架、弹簧、滚轮轴卡箍、支撑轴、动力输出轴，支撑轴通过动力输出轴内端的圆孔定位和支撑，滑动齿轮安装在支撑轴上，滚轮通过滚轮轴安装在滚轮架上组成滚轮传动组件，滚轮传动组件相对滑动齿轮对称布置；所述的滑动齿轮两端圆周方向均布凸台，滚轮安装在凸台的凹槽一半位置处，当动力输出轴两端阻力矩相同时，滑动齿轮位于两滚轮架的中间，动力输出轴同向等速旋转，当动力输出轴两端助力矩不同时，滑动齿轮向力矩小的一端移动，小力矩端驱动转速加快，大力矩断转速降低，当两端助力矩相差在一定程度时，大力矩端动力中断，小力矩端保持动力传递，实现差速。2、 内容和要求1、了解多体系统动力学的研究现状、研究方法，以及多体系统动力学软件（ADAMS）的基本理论和计算方法；2、对滑动齿轮式差速器的基本结构和工作原理、传动特性、基本运动学关系、以及动动时的受力分析情况等方面进行研究分析，推导并建立滑动齿轮式差速器传动系统的基本力学关系；3、应用UG强大的三维实体建模功能建立滑动齿轮式差速器系统各主要部件的三维模型，并装配形成虚拟样机并用有限元软件对模型的精细程度进行模态化分析处理提高其真实性；4、在ADAMS/Driveline 里建立滑动齿轮式差速器系统模型并添加约束副、驱动和载荷等，正确建立滑动齿轮式差速器的动力学仿真模型；5、在ADAMS/View 里进行模型的动力性分析，分析速比连续变化时，主从动锥轮轴向力比值与传动比的关系。注：此表如不够填写，可另加附页。主要中文参考资料与外文资料1 陈辛波,李晏. 空间交错轴等角速传动 RCCR双曲柄机构的分析J . 机械设计,1999 ,16 (5) :26 - 27.2 陈辛波. 等角速连杆机构的组成研究J . 同济大学学报,1997 ,25(6) :704 - 708.3 陈辛波,李晏. 空间交错轴等速万向联轴器的分析与设计J . 机械制造,1999 ,37 (5) :32 - 33.4 陈辛波,李晏. 新型可变轴交角低副等速联轴器的结构与分析J . 机械科学与技术,1999 ,18 (3) :430 - 431.5 庄森,赵伟星,蒋晶,等. 空间相交轴 RCCR 机构的运动分析J .机械传动,2007 ,31 (5) :59 - 60.6 庄森,张开飞,马世榜,等. 等偏距同转向空间 RCCR机构的位移特性J . 机械传动,2010 ,34 (2) :20 - 22.7 杨文茂,李全英. 空间解析几何M . 武汉大学出版社,2003. 127- 130.8陈立平,张云清,任卫群,等.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程M .北京:清华大学出版社, 2005: 76- 77.9刘惟信.汽车车桥设计 M .北京:清华大学出版社, 2003: 214-245.10杜中华,王兴贵,狄长春.用Pro/E和ADAMS联合建立复杂机械系统的仿真模型 J .机械, 2002, 29(增刊) : 153- 154.11龙凯,程颖.齿轮啮合力仿真计算的参数选取研究 J .计算机仿真, 2002, 19(6) : 87- 88.12李三群,贾长治,武彩岗,等.基于虚拟样机技术的齿轮啮合动力学仿真研究 J .系统仿真学报, 2007, 19( 4) : 901- 902.13闫鑫. 80型轮式装载机湿式驱动桥工作性能分析D .长春:吉林大学, 2008: 28- 30.14余志生.汽车理论 M .北京:机械工业出版社, 2006: 7- 10.15陈家瑞.汽车构造 M .北京:机械工业出版社, 2007: 134- 137.16ASM metal handbook.Properties and selection,irons,steels,and high performance alloys,1991:15-5517Voort GFV.Visual examination and light microscopy.ASM handbook metal lography and microstructures.Materials Park(OH):ASM International;1991:65-100工作进度安排起止日期主要工作内容2012.11.01-2012.12.05选题、定题、下达任务书2012.12.06-2013.01.13撰写开题报告、开题论证2013.01.14-2013.03.29调查、收集资料、论文提纲及论文写作2013.03.30-2013.04.01论文中期检查2013.04.15-2013.04.25提交初稿2013.04.26-2013.05.05论文修改、交正稿2013.05.06-2013.05.13论文评阅2013.05.14-2013.05.26论文答辩要求完成日期：2013年 5月 6 日 指导教师签名： 审查日期：2012年 12 月 4 日 专业委员会主任签名： 批准日期：2012年 12 月 5 日 学院指导委员会签名（公章）： 接受任务日期：2012年 12 月 5 日 学生本人签名： 注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。此表可从教务处网站下载中心下载。湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）开题报告 学生姓名学 号年级专业及班级指导教师及职称 讲师学 院工学院 2013 年 1 月 7日 毕业论文（设计）题目滑动齿轮式差速器的动力学分析与运动仿真文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等，不少于1000字）一、选题研究意义本选题机构属于农业机械变速器用差速器，具体涉及一种滑动齿轮式差速器。如汽车行驶时左右车轮在同一时间内所滚过的路程通常不等，如果驱动桥的左右车轮刚性连接，则行驶时不可避免地会产生驱动轮在路面上滑移或滑转，不仅会加剧轮胎磨损与功率和燃料的消耗，而且可能导致转向和操作性能恶化，所以为防止这些现象发生，汽车左右轮间都装有轮间差速器。但是当汽车越野行驶或在泥泞、冰雪路面上行驶，一侧驱动车轮与地面的附着系数很小时，尽管另一侧车轮与地面有良好的附着，其驱动转矩也随之减小，无法发挥潜在的牵引力，以致使得汽车停驶。为了保证汽车行驶，越野汽车通常采用差速锁和防滑差速器，这些结构通常比较复杂，不适合用于农业机械做差速使用。而本选题首先阐述差速器的传动原理,然后利用ADAMS建立了差速器齿轮机构的虚拟样机模型,并对该机构进行了两种工况下的仿真分析,得到传动齿轮的转速特性曲线及受力曲线,并通过曲线分析了差速器的差速原理。分析受力曲线能为差速器齿轮的有限元分析提供依据,并为其动态优化及疲劳寿命预测提供指导。二、国内外研究现状本选题机构研究从目前国内外研究的现状来看，属于基于已有基础上的超前研究的发明，在农业机械驱动系统中，通常不安装差速器，所以在转向时比较困难，对于轮距窄的开沟机、田园管理机等，转向时利用人力强行扭转机械使得机械的左右轮在地面出现相对滑动基本可以实现转向，但对于轮距相对较宽的移栽机、插秧机等，靠人力扭转机械基本不能转向。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，切断该侧的动力传递，而另外一侧的动力没有被切断而继续行驶，实现了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，但该机构操作复杂，转向灵活性差，牙嵌齿轮有冲击。针对现有牙嵌式离合器转向机构操作复杂，转向灵活性差，牙嵌齿轮有冲击，汽车上用的非限滑差速器不能满足农业机械差速后传递动力要求，限滑差速器又结构复杂，价格昂贵，不适合农业机械采用，提供了一种滑动齿轮式差速器，该差速器在差速的同时会保证至少有一只动力输出轴在运动，从而可以可靠的传递驱动力矩，该机构结构简单，无需单独操作，使用方便，实用性强。三、参考文献1 陈辛波,李晏. 空间交错轴等角速传动 RCCR双曲柄机构的分析J . 机械设计,1999 ,16 (5) :26 - 27.2 陈辛波. 等角速连杆机构的组成研究J . 同济大学学报,1997 ,25(6) :704 - 708.3 陈辛波,李晏. 空间交错轴等速万向联轴器的分析与设计J . 机械制造,1999 ,37 (5) :32 - 33.4 陈辛波,李晏. 新型可变轴交角低副等速联轴器的结构与分析J . 机械科学与技术,1999 ,18 (3) :430 - 431.5 庄森,赵伟星,蒋晶,等. 空间相交轴 RCCR 机构的运动分析J .机械传动,2007 ,31 (5) :59 - 60.6 庄森,张开飞,马世榜,等. 等偏距同转向空间 RCCR机构的位移特性J . 机械传动,2010 ,34 (2) :20 - 22.7 杨文茂,李全英. 空间解析几何M . 武汉大学出版社,2003. 127- 130.8陈立平,张云清,任卫群,等.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程M .北京:清华大学出版社, 2005: 76- 77.9刘惟信.汽车车桥设计 M .北京:清华大学出版社, 2003: 214-245.10杜中华,王兴贵,狄长春.用Pro/E和ADAMS联合建立复杂机械系统的仿真模型 J .机械, 2002, 29(增刊) : 153- 154.11龙凯,程颖.齿轮啮合力仿真计算的参数选取研究 J .计算机仿真, 2002, 19(6) : 87- 88.12李三群,贾长治,武彩岗,等.基于虚拟样机技术的齿轮啮合动力学仿真研究 J .系统仿真学报, 2007, 19( 4) : 901- 902.13闫鑫. 80型轮式装载机湿式驱动桥工作性能分析D .长春:吉林大学, 2008: 28- 30.14余志生.汽车理论 M .北京:机械工业出版社, 2006: 7- 10.15陈家瑞.汽车构造 M .北京:机械工业出版社, 2007: 134- 137. 注：此表如不够填写，可另加页。研究方案（研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等）一、研究目的及内容 本论文基于一种滑动齿轮式差速器，包括动力输出轴、滚轮架、端盖、轴承、箱体、支撑轴、弹簧、滑套和与动力输入轴的动力输入齿轮啮合的滑动齿轮，所述滑动齿轮空套在支撑轴的中部，所述滑动齿轮可以沿所述支撑轴的轴向移动，所述支撑轴的两侧分别固定有所述滚轮架，所述支撑轴的两端通过所述滑套安装在所述动力输出轴的内孔中，所述动力输出轴通过轴承定位在所述端盖上，所述端盖固定在箱体上，所述动力输出轴的一端为输出动力端，另一端与所述滚轮架相连，所述滑动齿轮的两侧面对称设置有绕所述滑动齿轮轴心均匀分布的多个凸台，所述滚轮架上安装有与所述滑动齿轮上的凸台对应的滚轮体组件，所述滑动齿轮通过所述滚轮体组件带动所述滚轮架旋转，所述支撑轴在所述滚轮架和滑动齿轮之间套装有弹簧，所述滚轮体组件在所述动力输出轴两端的阻力矩发生变化时，挤压所述滑动齿轮上的凸台，使得所述滑动齿轮向扭力小的方向滑动。以滑动齿轮式差速器齿轮机构作为研究对象,采用虚拟样机技术,在虚拟环境下建立了该机构的装置模型。针对匀速直线行驶及转弯行驶两种工况,对其传动齿轮做了运动学及动力学仿真分析。通过其运动学曲线分析了差速器的差速原理;仿真得出的力学曲线与理论计算值接近,验证了机构仿真模型的正确性;该模型对改善机械传动系统动力学性能和关键零部件设计有一定的指导作用,为其主要部位的齿轮载荷获取以及疲劳寿命预测提供了新的研究方法。二、选题研究方法1)、了解多体系统动力学的研究现状、研究方法，以及多体系统动力学软件（ADAMS）的基本理论和计算方法；2)、对滑动齿轮式差速器的基本结构和工作原理、传动特性、基本运动学关系、以及动动时的受力分析情况等方面进行研究分析，推导并建立滑动齿轮式差速器传动系统的基本力学关系；3)、应用UG强大的三维实体建模功能建立滑动齿轮式差速器系统各主要部件的三维模型，并装配形成虚拟样机并用有限元软件对模型的精细程度进行模态化分析处理提高其真实性；4)、在ADAMS/Driveline 里建立滑动齿轮式差速器系统模型并添加约束副、驱动和载荷等，正确建立滑动齿轮式差速器的动力学仿真模型；三、预期成果 1)、能对滑动齿轮式差速器机构进行正确的简化处理并建立模型，以提高ADAMS仿真效率及真实性。 2)、对建立模型的精细程度希望在有限元软件模态化分析处理后进一步提滑动齿轮式差速器的真实性使所建模型与实际情况更加吻合。 3)、针对滑动齿轮式差速器原理建立ADAMS力学模型,分析在不同转矩和传动比连续变化的情况下该系统的主从动锥轮轴向力比值变化，为试验样机的开发研制提供理论和实验数据。进程计划（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）1、选题、定题、下达任务书 2012.11.01-2012.12.052、撰写开题报告、开题论证 2012.12.06-2013.01.133、调查、收集资料、论文提纲及论文写作 2013.01.14-2013.03.294、论文中期检查 2013.03.30-2013.04.015、提交初稿 2013.04.15-2013.04.256、论文修改、交正稿 2013.04.26-2013.05.057、论文评阅 2013.05.06-2013.05.138、论文答辩 2013.05.14-2013.05.26 论证小组意见 组长签名： 2013 年 1 月 13 日专业委员会意见 专业委员会主任签名： 2013 年1 月13 日注：1.此表可用黑色签字笔填写，也可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。2.此表可从教务处网站下载中心下载。湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）开题论证记录学 院： 工学院 记录人： 学生姓名学 号年级专业及班级2009级汽车服务工程专业（ 1 ）班指导教师姓名指导教师职称讲师论文（设计）题目滑动齿轮式差速器的动力学分析与运动仿真论证小组质疑：1、 该差速器的原理是怎样的？2、 这样设计的优点是什么？3、 在没有学习过相关分析软件的情况下，如何保证该项目的按时完成？学生回答简要记录：1、滑动齿轮的两侧面对称设置有绕所述滑动齿轮轴心均匀分布的多个凸台，滚轮架上安装有与滑动齿轮上的凸台对应的滚轮体组件，滑动齿轮通过所述滚轮体组件带动滚轮架旋转，支撑轴在所述滚轮架和滑动齿轮之间套装有弹簧，滚轮体组件在所述动力输出轴两端的阻力矩发生变化时，挤压所述滑动齿轮上的凸台，使得所述滑动齿轮向扭力小的方向滑动。2、针对现有牙嵌式离合器转向机构操作复杂，转向灵活性差，牙嵌齿轮有冲击，汽车上用的非限滑差速器不能满足农业机械差速后传递动力要求，限滑差速器又结构复杂，价格昂贵，不适合农业机械采用，提供了一种滑动齿轮式差速器，该差速器在差速的同时会保证至少有一只动力输出轴在运动，从而可以可靠的传递驱动力矩，该机构结构简单，无需单独操作，使用方便，实用性强3、在时间有限的前提下，努力提高学习效率，对于三维绘图可请教有经验的同学给予指导，对于运动分析，借阅相关书籍及利用网络资源进行有质有量的学与练，达到熟练掌握和应用。论证小组成员签名 论证地点： 论证日期：2013 年 1 月 13 日注：此表可从教务处网站下载中心下载。记录、签名栏必须用黑色笔手工填写。目录 摘要1关键词11前言21.1研究背景21.2机械系统动力学分析与仿真及数字化功能样机3 1.2.1机械系统动力学分析与仿真3 1.2.2数字化功能样机41.2.3数字化功能样机软件系统71.2.4研究现状和发展趋势 8 1.3本文要研究的主要内容92 ADAMS动力学建模与求解102.1 ADAMS采用的建模方法102.2 ADAMS的方程求解方案13 2.3 ADAMS采用的碰撞模型 163 数据建模173.1主要系统功能分析173.2 ADAMS建模203.2.1 UG建模（以中心齿轮为例）203.2.2 模型导入ADAMS22 4 ADAMS运动分析仿真24 4.1基本工作244.1.1 绘制地板244.1.2 添加运动幅26 4.1.3 添加驱动力力矩284.2两种情况分析定义294.2.1 等速行驶(两轮阻力相同)30 4.2.2 差速行驶(两轮阻力不同)344.3动画输出365 结论36参考文献 37致谢38 滑动齿轮式差速器的动力学分析与运动仿真 学生：梁炼 指导老师：肖名涛 (湖南农业大学工学院，长沙 410128)摘要：本仿真课题的设计原型属于一种农业机械变速器用差速器，具体涉及一种滑动齿轮式差速器。在熟悉该差速器的运行原理后，基于UG操作平台，研究了建模的通用方法，提出了机构传动时虚拟装配的方法，通过UG与ADAMS的数据交换接口把模型的几何数据导ADAMS中建立了差速系统的动力学模型，通过对左右轮所受阻力的情况分析，通过对两种工况即直线行驶和拐弯行驶工况进行仿真计算，验证了该差速器建模及传动系统建模过程的合理性。但针对复杂的机械系统，要想准确的控制运动，仅依靠ADAMS软件自身也很难做到。为了提高仿真结果的可靠性,在现有UG建模的基础上,把滑动齿轮式差速器模型从 UG导入ADAMS/View中, 并对各连接点添加相应约束、反复修正参数之后进行了仿真,得到了左右差速轮的加速度曲线、速度曲线，得出速度差。分析研究结果表明,该差速器在给定条件下基本上符合设计要求。关键词：差速器；虚拟样机；动力学分析 Sliding Gear Differential Kinetic Analysis And Motion SimulationStudent:Liang Lian Tutor:Xiao Mingtao (College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract:The prototype of the simulation topic is an agricultural mechanical transmission with differential, and particularly relates to a sliding gear differential. After familiar with the operations principle of the rear differential,base on the UG operating platform, research the general method for modeling,proposed the method of virtual assembly when the mechanism drives.Importing geometric data model into ADAMS by using the UG and ADAMS data exchange interface,then build differential system dynamics model.Through the left and right wheels of drag analysis of the situation，through the two conditions that straight running and cornering driving conditions are simulated, verified the differential transmission system model and the modeling process is reasonable.However, for complex mechanical systems, in order to accurately control the movement, rely solely on ADAMS software is difficult to do. In order to improve the reliability of the simulation results, on the basis of UG existing modeling,then sliding teeth do differential model is imported to ADAMS / View from the UG software , and adds a corresponding constraint on each of the connecting points, then simulate after repeated correction parameter.Get the left and right wheel accelerated velocity curve、velocity curve of the differential then draw speed difference curve.The analysis results show that, in the given conditions,the differential basically meet the design requirements.Key words: Differentials;Virtual prototyping; Kinetic analysis1 前言 1.1研究背景在新车型的研发中，驱动桥作为汽车传动系中的一个关键性部件，其性能直接影响着整车性能，而差速器则是其中的重中之重。差速器的作用是当汽车转弯行使或在不平路面上行使时，使左右驱动轮以不同的角速度滚动，以保证两侧驱动轮与地面间作纯滚动运动。差速器的种类繁多，应用领域各异，优缺点明显。(1)开式差速器，是典型的行星齿轮组结构，开式差速器的优点就是在铺装路面上转弯行驶的效果最好；缺点就是在一个驱动轮丧失附着力的情况下，另外一个也没有驱动力。(2)限滑差速器，用于部分弥补开式差速器在越野路面的传动缺陷，它是在开式差速器的机构上加以改进，在差速器壳与齿轮背面之间增加摩擦片，优点就是提供一定的限滑转矩，缺点是转向特性变差，摩擦片寿命有限。(3)锁止式差速器，通过一定的机械结构把差速器锁死，实现两个半轴的同步转动。优点是在越野路面提供了最大的驱动力，缺点是在差速器锁止时，车辆转向极其困难；存在单车轮承受发动机100转矩的可能，半轴会因为转矩过大而变形或折断；车辆在转向中，两半轴承受相反的转矩，如果两侧轮胎的附着力都很大，会扭断半轴。另外，这种差速器在车辆行驶过程中执行锁止动作，会产生比较大的噪音。(4)电子差速器锁，电子差速器锁与上述几种相比，没有改变结构和特性，而是利用ABS或EBD系统来执行单侧制动打滑车轮，限制两驱动轮的转速差，保证两个驱动轮都有动力。优点是安全性好，不会损坏车辆。缺点需要电子系统，造价昂贵；在严酷环境下，电子产品的可靠性不如机械产品。这类差速器锁，由于成本原因一般只应用于高档轿车和高档的SUV。汽车行驶时左右车轮在同一时间内所滚过的路程通常不等，如果驱动桥的左右车轮刚性连接，则行驶时不可避免地会产生驱动轮在路面上滑移或滑转，不仅会加剧轮胎磨损与功率和燃料的消耗，而且可能导致转向和操作性能恶化，所以为防止这些现象发生，汽车左右轮间都装有轮间差速器。但是当汽车越野行驶或在泥泞、冰雪路面上行驶，一侧驱动车轮与地面的附着系数很小时，尽管另一侧车轮与地面有良好的附着，其驱动转矩也随之减小，无法发挥潜在的牵引力，以致使得汽车停驶。为了保证汽车行驶，越野汽车通常采用差速锁和防滑差速器，这些结构通常比较复杂，不适合用于农业机械做差速使用。在农业机械驱动系统中，通常不安装差速器，所以在转向时比较困难，对于轮距窄的开沟机、田园管理机等，转向时利用人力强行扭转机械使得机械的左右轮在地面出现相对滑动基本可以实现转向，但对于轮距相对较宽的移栽机、插秧机等，靠人力扭转机械基本不能转向。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，切断该侧的动力传递，而另外一侧的动力没有被切断而继续行驶，实现了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，但该机构操作复杂，转向灵活性差，牙嵌齿轮有冲击。 本设计针对现有牙嵌式离合器转向机构操作复杂，转向灵活性差，牙嵌齿轮有冲击，汽车上用的非限滑差速器不能满足农业机械差速后传递动力要求，限滑差速器又结构复杂，价格昂贵，不适合农业机械采用，提供了一种滑动齿轮式差速器，该差速器在差速的同时会保证至少有一只动力输出轴在运动，从而可以可靠的传递驱动力矩，该机构结构简单，无需单独操作，使用方便，实用性强。采用如下技术方案实现：一种滑动齿轮式差速器，包括动力输出轴、滚轮架、端盖、轴承、箱体、支撑轴、弹簧、滑套和与动力输入轴的动力输入齿轮啮合的滑动齿轮，滑动齿轮空套在支撑轴的中部，滑动齿轮可以沿所述支撑轴的轴向移动，支撑轴的两侧分别固定有所述滚轮架，支撑轴的两端通过所述滑套安装在所述动力输出轴的内孔中，动力输出轴通过轴承定位在所述端盖上，端盖固定在箱体上，动力输出轴的一端为输出动力端，另一端与所述滚轮架相连，滑动齿轮的两侧面对称设置有绕滑动齿轮轴心均匀分布的多个凸台，滚轮架上安装有与所述滑动齿轮上的凸台对应的滚轮体组件，滑动齿轮通过所述滚轮体组件带动所述滚轮架旋转，支撑轴在所述滚轮架和滑动齿轮之间套装有弹簧，滚轮体组件在所述动力输出轴两端的阻力矩发生变化时，挤压所述滑动齿轮上的凸台，使得所述滑动齿轮向扭力小的方向滑动。1.2机械系统动力学分析与仿真及数字化功能样机1.2.1 机械系统动力学分析与仿真 机械系统是指由运动副连接多个物体所组成的系统，系统内部物体之间往往还有弹簧、阻尼器、致动器等力元的作用，系统外部对系统内物体施加有外力或外力矩，以及驱动约束。如果组成系统的物体全部假定为刚体，这样的机械系统称之为多刚体系统；如果考虑物体的弹性变形，全部物体为柔性体，这样的机械系统称之为多柔体系统；实际中的系统往往是部分物体作为柔性体考虑，其余可以不计其弹性变形的物体假定为刚体，这样的系统称为刚柔混合多体系统。在一般的科学研究与工程应用中，刚柔混合多体系统和多柔体系统统称为多柔体系统。机械系统动力学分析与仿真主要解决机械系统的运动学、正向动力学、逆向动力学、静平衡四种类型的分析与仿真问题。运动学分析是在不考虑力的作用情况下研究组成机械系统的各部件的位置、速度和加速度；正向动力学分析是研究外力（偶）作用下机械系统的动力学响应，包括各部件的加速度、速度和位置，以及运动过程中的约束反力；逆向动力学分析是已知机械系统的运动求反力的问题；静平衡分析要求确定系统在定常力作用下系统的静平衡位置。按照机械系统运动学与动力学分析的结果驱动系统作运动，称之为机械系统的运动学与动力学仿真。在这里要指出的是，我们这里所说的机械系统动力学分析与仿真，不单指字面上的动力学的分析仿真，而是包含上面四个方面的内容。机械系统动力学分析与仿真要经历物理建模、数学建模、问题求解和结果后处理几个阶段。物理建模是对实际机械系统进行抽象，用标准的运动副、驱动约束、力元和外力等要素建立与实际机械系统一致的物理模型，这个过程中，对于实际部件进行合理的抽象与简化是操作关键。抽象之后的物理模型是计算多体系统动力学研究的对象。数学建模是指由物理模型根据计算多体系统动力学理论生成数学模型，问题求解是通过调用专门求解器实现的，求解器对数学模型进行解算得到分析结果。数学建模和问题求解是分析与仿真中最复杂的过程，所幸的是，在通用的机械系统动力学分析与仿真软件系统中，这两个过程是自动进行的，除了求解的控制界面外，内部过程对于用户是不可见的。得到分析结果之后，结果通常要与实验结果进行对比，这些对分析结果进行处理的过程是在后处理器完成的，后处理器一般都提供了曲线显示、曲线运算和动画显示功能。1.2.2 数字化功能样机在工程实际中，不同领域的产品往往有着截然不同的功能需求，即使是同一种产品，往往也是有着多种不同性质的性能指标，以汽车为例，既要考虑基于多体系统动力学和结构有限元理论的平顺性、操纵性、安全性、振动和噪声、耐久性和疲劳等方面的性能，还要考虑基于能量流的动力性、经济性和排放性等指标。前者采用虚拟样机技术可以精确地预测和评估，后者则非其所能。所以，工程实际中的现实情况是，对于同一个系统，往往采用不同的工具对其不同的性能加以预测和评估，与功能虚拟样机一致，这种分析和优化也是在系统层次上进行的，我们把这种技术称之为数字化功能样机技术，其模型称之为数字化功能样机。概括地说，数字化功能样机技术（FDPFunctional Digital Prototyping)是对功能虚拟样机技术（FVP-Functional Virtual Prototyping）的扩展，是在CAD/CAM/CAE技术和一般虚拟样机技术（VPVirtual Prototyping）基础上发展起来的，其理论基础为计算多体系统动力学、结构有限元理论、其他领域物理系统建模与仿真理论，以及多领域物理系统混合建模与仿真理论。该技术侧重于系统层次的性能分析与优化设计，通过虚拟试验精确、快捷地预测产品系统性能。基于多体系统和有限元理论，解决产品的运动学、动力学、变形、结构、强度、寿命等问题；基于多领域物理系统理论，解决复杂产品机-电-液-控等多领域能量流和信号流的传递与控制问题。数字化功能样机的内容如图1所示，包括基于计算多体系统动力学的运动特性分析、基于有限元疲劳理论的应力疲劳分析、基于有限元非线性理论的非线性变形分析、基于有限元模态理论的振动与噪声分析、基于有限元热传导理论的热传导分析、基于有限元大变形理论的碰撞和冲击仿真、基于计算流体动力学（CFD-Computational Fluid Dynamics）理论的流体动力学分析、基于液压与控制理论的液压/气动与控制仿真，以及基于多领域混合系统建模与仿真理论的多领域混合仿真，等等。自动化对于缩短产品开发时间、降低产品开发成本至关重要。在上述改进设计的循环过程中，快速而有效的改进是参数模板自动化的基础上进行的。自动化是对虚拟样机整个过程的自动化，这一阶段需要设计者、开发、分析者和试验师的紧密协作。一般说来，对于产品种类比较固定的企业来说，自动化过程是相对容易的，但是对于产品种类变化迅速的企业来说则非如此。虚拟产品开发和虚拟样机技术的出现是市场激烈竞争的拉动和技术迅速发展的推动共同作用的结果。 图1 数字化功能样机内容、基础理论及支撑系统Fig.1 Functional prototype of digitized content, the basic theory and support system与功能虚拟样机相似，数字化功能样机也是在数字化样机模型的基础上进行特性分析和试验仿真，以实现优化设计，这种分析与仿真可以在零部件和系统层次上进行。能够进行上述所有特性分析的统一的数字化样机的建模尚不现实，也无必要，但是某种倾向性的统一则是数字化功能样机的发展趋势，表现在两个方向，：一是软件系统功能集成，同一个软件系统，基于某些相近的理论实现多功能的集成，如有限元软件NASTRAN和ANSYS，它们都实现了基于有限元的诸多功能；二是围绕某类产品的分析与仿真实现全分析功能的集成，比如汽车开发的分析与仿真，涉及到运动特性、结构、振动和噪声、应力疲劳、碰撞与冲击、控制、电子等特性或领域，为其中耦合的特性或领域分析建立统一的数字化功能样机模型是有必要的。在数字化功能样机实现方面，针对图1.7中不同的特性内容，存在着不同的系统。例如，在运动学和动力学特性分析与仿真方面，有美国MSC/ADAMS、比利时LMS/DADS、德国SIMPACK、韩国RecurDyn等等，应力疲劳特性分析有FE-SAFE等，非线性变形分析有美国MSC./NATRAN、ANSYS、MSC./MARC、HKS/ABAQUS、ADINA等等，振动与噪声分析方面有SYSNOISE、AUTOSEA等，有限元热分析有ANSYS、MSC./NASTRAN等等，大变形碰撞与冲击仿真有LS-DYNA、MSC./DYTRAN等等，计算流体动力学有STAR/CD、FLUENT、FLOW/3D等等，液压与控制方面有法国AMESIM、美国Matlab工具包、美国MSC/ADAMS工具包等，支持多领域物理系统混合建模与仿真的则有MSC/EASY5、DYMOLA、AMESIM、CRUISE等。1.2.3 数字化功能样机软件系统我们提到了实现数字化功能样机特性分析的诸多软件系统，在这里我们简要介绍一下其中几个应用广泛、影响深远的深具代表性的软件系统，主要是实现功能虚拟样机的美国MSC公司的ADAMS和比利时LMS公司的DADS，实行有限元集成分析的美国MSC公司的NASTRAN和ANSYS。ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，原由美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发，目前已被美国MSC公司收购成为MSC/ ADAMS，是最著名的虚拟样机分析软件。它使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统动力学模型，利用拉格朗日第一类方程建立系统最大量坐标动力学微分代数方程，求解器算法稳定，对刚性问题十分有效，可以对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，后处理程序可输出位移、速度、加速度和反作用力曲线以及动画仿真。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。目前，ADAMS已在汽车、飞机、铁路、工程机械、一般机械、航天机械等领域得到广泛应用，己经被全世界各行各业的大多制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，ADAMS软件占据了销售总额近8千万美元的51%份额。ADAMS软件由核心模块、功能扩展模块、专业模块、工具箱和接口模块5类模块组成。ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。 比利时LMS的DADS支持机械系统的快速装配、分析和优化，并提供了功能虚拟样机技术功能，可以为物理样机试验提供设计的装配特性、功能特性和可靠性的预测与校验分析。在建模方面，提供的建模元素包括丰富的运动副库、力库、约束库、控制元件库、液压元件库、轮胎接口等。在分析方面，提供了装配分析、运动学分析、动力学分析、逆向动力学分析、静平衡分析、预载荷分析等6种分析功能。并且针对不同的需求，提供了多种模块，包括DADS/Basic（包括基本动力学仿真的建模、求解、后处理和动画功能）、DADS/Standard（基本模块加接触分析、液压与控制分析和用户自定义子程序功能）、DADS/Advanced（包括DADS加DADS/Flex，后者提供有限元分析接口）、DADS/Plant（提供与控制系统软件Easy5、Matlab和Matrixx耦合的动力学仿真）、DADS/Engine（发动机与动力系仿真），以及接口模块Catia/DADS（与Catia接口）、DADS/Pro（与Pro/E接口）、DADS/IMS（与I-DEAS接口）。MSC/NASTRAN的分析功能覆盖了绝大多数工程应用领域，并为用户提供了方便的模块化功能，MSC.NASTRAN的主要功能模块包括基本分析模块（含静力、模态、屈曲、热应力、流固耦合及数据库管理等）、动力学分析模块、热传导模块、非线性分析模块、设计灵敏度分析及优化模块、超单元分析模块、气动弹性分析模块、DMAP用户开发工具模块及高级对称分析模块。MSC/NSATRAN是世界上功能最全面、应用最广泛的大型通用结构有限元分析软件，能够有效解决各类大型复杂结构的强度、刚度、屈曲、模态、动力学、热力学、非线性、（噪）声学、流体-结构耦合、气动弹性、超单元、惯性释放及结构优化等问题。ADAMS，即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。 ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。1.2.4 研究现状和发展趋势虚拟样机技术在一些较发达国家,如美国、德国、日本等已得到广泛的应用,应用领域从汽车制造业、工程机械、航空航天业、到医学以及工程咨询等很多方面。美国航空航天局(NASA)的喷气推进实验室(JPL)研制的火星探测器“探路号”，就是JPL工程师利用虚拟样机技术仿真研究研发的。美国波音飞机公司的波音777飞机是世界上首架以无图方式研发及制造的飞机,其设计、装配、性能评价及分析就是采用了虚拟样机技术,不但缩短了研发周期、降低了研发成本,而且确保了最终产品一次接装成功。它具有以下特点：(1)全新的研发模式虚拟样机技术实现了系统性的产品优化,使产品在概念设计阶段就可以迅速地分析、比较多种设计方案,确定影响性能的敏感参数,并通过可视化技术设计产品、预测产品在真实工况下的特征,从而获得最优工作性能。(2)研发成本低、周期短、产品质量高通过计算机技术建立产品的数字化模型,可以完成无数次物理样机无法进行的虚拟试验,不但减少了物理样机的数量,降低了成本,而且缩短了研发周期、提高了产品质量。(3)实现了动态联盟广泛地采用动态联盟, 通过Internet共享和交流，临时缔结成的一种虚拟企业，适应了快速变化的全球市场,克服单个企业资源的局限性。我国从“九五”期间开始跟踪和研究虚拟样机的相关技术,主要研究集中在虚拟样机的概念、系统结构以及相关的支撑技术,应用多集中在一些高精尖领域。近年来,才尝试着将虚拟样机技术用于一般机械的开发研制。天津大学与河北工业大学采用虚拟样机技术联合开发了冲击式压实机,对其进行了仿真计算,得到各部件的运动规律曲线,验证了压实机各部件参数值的合理性。虚拟样机概念正向广度和深度发展,今后的虚拟样机技术将更加强调部件、技术、知识的重用,强调便于虚拟样机柔性协同的运行管理的组织重构,强调跨领域技术的沟通支持，重点在以下几个方面进行研究：（1）基于虚拟样机的优化设计；（2）以虚拟样机为中心的并行设计设计；（3）分析和仿真工具的集成；（4）虚拟样机系统的容错性研究。1.3本文要研究的主要内容为了进行研究，本文采用一个滑动齿轮式差速器，分别通过UG和ADAMS软件的建模和仿真。具体工作如下：（1）通过设计计算，先在CAD软件进行二维图的绘制，再在UG中构造差速器三维部件，并完成装配，添加约束。（2）将UG中的装配模型导入到ADAMS/View中，运用约束库中的移动和旋转副对部件进行链接，添加驱动力，实现差速器的运动，完成三维建模。 （3）对差速器的运行进行多项式优化，利用ADAMS/View的仿真和后处理模块，绘制两轮的位置、速度、加速度及受力曲线，结合曲线进行三次多项式和五次多项式轨迹规划的仿真分析，并进行比较分析。2 ADAMS动力学建模与求解2.1 ADAMS采用的建模方法ADAMS采用的是欧拉-拉格朗日方法。其结构形式属于第二类模型。拉格朗日方法广泛应用于多刚体力学，Chace选取系统内每个刚体的质心在惯性参考系中的3个直角坐标和欧拉角为笛卡尔广义坐标，编制了ADAMS程序。Haug选取系统内每个刚体的质心在惯性参考系中的3个直角坐标和欧拉参数为笛卡尔广义坐标，编制了DADS程序。由于在选定坐标后，利用带乘子的拉格朗日方程处理后导出的以笛卡尔广义坐标为变量的动力学方程是与广义坐标数目相同的带乘子的微分方程，所以所得的多刚体动力学模型是混合的微分代数方程组，特点是方程数目相当大，且常为刚性的。萘斯在ADAMS中用了吉尔（Gear）等的刚性积分算法，并采用了稀疏矩阵技术提高了计算效率。2.1.1 ADAMS多刚体方程基础（1）动能，平均动能为： (1)式中，M为刚体质量；为刚体质心速度矢量。转动动能为： (2)式中，为刚体角速度；I为刚体转动惯量。 总动能为： (3)(2)动量，与广义坐标相关联的广义动量为： (4)平均动量 (5)转动动量 (6)式中，S、C分别代表正、余弦函数；、为欧拉角。（3）笛卡尔广义坐标。ADAMS采用6个笛卡尔广义坐标描述一个刚体的位形，利用其质心的3 个直角坐标x、y、z确定位置，连体基的3个欧拉角、确定方位，这6个量称为笛卡尔广义坐标，可以完全描述系统内各个刚体的位形。2.1.2 ADAMS软件的多刚体方程ADAMS根据机械系统的模型，自动建立系统的拉格朗日运动方程，对于每个刚体，列出对应于6个广义坐标带乘子的拉格朗日方程及相应的约束方程： (7)式中，i=1,.,n,j=1,.,m;为描述系统的广义坐标；为系统的约束方程；为广义坐标方向上的广义力；为拉氏乘子。上式可写作如下形式： (8)式中，。动能的定义为： 代入式(2-8)，合并成简洁的矩阵形式为： (9)式中， 。对上述代数微分方程，ADAMS将二阶微分方程降价为一阶微分方程来求解。即ADAMS将所有拉格朗日方程均写成一阶微分方程形式，并引入，得到 (10)式中，。综上所述，对多刚体系统ADAMS将列出以下方程：刚体运动方程，6个一阶动力学方程（力和加速度关系）： 6个一阶运动学方程（位置和速度关系）： 3个转动动量的定义方程： 约束代数方程外力的定义方程（重力除外）自定义的代数微分方程写成矩阵形式如下：刚体运动方程系统约束方程系统外力方程自定义代数微分方程式中，q为笛卡尔广义坐标；u为广义坐标的微分；f为由外力和约束力组成；t为时间。令为状态向量，则系统方程可写为： (11)2.2 ADAMS的方程求解方案运动学、静力学分析需求解一系列的非线性代数方程，ADAMS采用修正Newton-Raphson迭代算法迅速准确地求解。对动力学微分方程，根据机械系统的特性，可选择不同的积分算法。对刚性系统，采用变系数BDF刚性积分程序，它是自动变阶、变步长的预估矫正法，在积分的每一步采用了修正的Newton-Raphson迭代算法；对高频系统，采用坐标分配法和ABAM方法。与之相应，ADAMS/Solver中包含了3 个功能强大的求解器：ODE求解器（求解微分方程），采用刚性或非刚性积分算法；非线性求解器（求解代数方程），采用Newton-Raphson迭代算法；线性求解器（求解线性方程组），采用高斯消元法，并引入稀疏矩阵技术。求解过程如图2所示。微分方程组ADAMS模型转化为代数方程组转化为线性方程组高斯消元Newton-Raphson迭代 积分器（GSTIFF& WSTIFF）代数方程组求解线性方程组求解代数方程组时域解输出文件 图2 ADAMS求解过程Fig.2 ADAMS solving process传统的实体物理样机包括不同情况下的试验室试验和试验场试验，虚拟样机也包括与之对应的两种试验。验证是通过将虚拟试验的结果与物理试验相对照，根据两者差别调整虚拟样机模型参数和假定，以期建立与物理试验相一致的功能虚拟样机。改进是根据验证结果而来的，包括两个方面，一是模型精度与广度的改进，二是设计本身的改进。从模型的改进来讲，开始设计时，考虑的只是有限的要素和粗略的特性，比如在设计汽车时，刚开始考虑的可能只是汽车机械部分，而且机械零部件也简化为刚体。ADAMS/Solver有5个强大的数值积分程序，其中4个为变阶、变步长的刚性积分程序，使用最多的是变系数的BDF方法，它是自动变阶、变步长的预估矫正法。第五个为非刚体性积分程序，采用了Adams-Bashforth-Adams-Moulton算法，对于常用的4个BDF积分程序，其预估矫正求解过程分3个阶段实现：预估阶段根据泰勒展开式预估在时刻y及的值： (12)式中，为步长。对于Gear Stiff积分程序的格式为： (13)式中，为Gear积分系数。 (14) 校正阶段求解系统方程G，如，则方程成立，此时y为方程解，否则继续。求解Newton-Raphson线性方程得到y,以更新y,使系统方程G更近于成立。 (15)式中，J为系统雅可比矩阵。利用Newton-Raphson迭代，更新y (16)重复步骤直到足够小。误差控制阶段预估积分误差并与误差精度比较，如误差过大则摒弃此步。计算优化的步长h和阶数k。如时间已到结束时间，则停止仿真，否则t=t+t进入步骤1.其积分程序的程序逻辑如图3所示。时间增量：t=t+h 泰勒展开，预估积分值预估阶段 求解运动方程 求解雅可比矩阵 求解Newton-Raphson线形方程 更新变量y校正阶段收敛？NY 摒弃此步 估计积分误差规定误差Y误差阶段N 选新的步长h和阶数k 图3 积分程序逻辑 Fig.3 Integration program logic3种STIFF刚性程序中WSTIFF稳定性最好，但计算效率不高，GSTIFF计算效率最高，但稳定性最差，DSTIFF的计算效率和稳定性则介于两者之间，这3种积分程序适用于模拟刚性机械系统，而ABAM积分程序适用于模拟经历突变的系统或高频系统。ADAMS缺省的积分程序为GSTIFF，以提高计算效率，但较容易出现数值发散现象。2.3 ADAMS采用的碰撞模型碰撞是常见的一种力学现象。特点是在极短的时间（万分之几到千分之几秒）内，使物体的速度发生突然的变化，同时产生巨大的碰撞力。碰撞过程可以认为是一个变结构的动力学问题。碰撞发生前后的系统与碰撞阶段是两种拓扑结构状态。两种状态切换的问题与变结构问题相同，可用识别方程的实施来解决，但碰撞问题又有特殊性，即需解决碰撞阶段的动力学模型。对碰撞接触过程的描述目前主要有两种：经典碰撞模型和接触变形模型。（1） 经典碰撞模型，在系统运动过程中碰撞间的相对运动关系在“分离碰撞接触”3种状态。处于分离状态时几何接触约束不起作用，系统动力学方程可表达为 (17)式中，M、K、和Q分别为多体系统的广义质量阵、刚度阵、约束方程的雅可比阵和广义速度二次项及广义力列阵。对于接触状态，运动方程中含有几何约束0，系统动力学方程为 (18)在碰撞时，采用动量转换原理和恢复系数确定碰撞后的状态，假定碰撞过程极短，两体碰撞时是刚性的，且碰撞前后的机构位形不变。代之以动量方程，可推得系统动力学方程为 (19)式中，为 广义速度矢量得增量；P和分别为广义力和约束反力的广义冲量；S为两碰撞点间的距离；F(t)为碰撞时的冲击力；e为碰撞恢复系数。对碰撞时的动力学方程求解，可求得广义速度增量和碰撞冲量，从而可获得碰撞后的初始状态。该模型的优点是描述形象直观，缺点是不能给出碰撞时间，元法计算出碰撞时的冲击力，只能用冲量衡量冲击造成的严重程度，建模和计算都比较复杂。(2) 接触碰撞模型，将碰撞过程归结为“自由运动接触变形”两种状态，它通过计入碰撞体接触表面的弹性和阻尼，建立了描述碰撞过程中和接触变形之间折本构关系。目前，这种间隙模型有3种类型：基于Dubowsky线形化的碰撞铰模型、基于Hertz接触理论的Herts接触模型和基于非线性形等效弹簧阻尼模型。其中非线性等效阻尼模型的广义形式可表示为： (20)式中，F为法向接触力;K为Hertz接触刚度；、为阻尼因子；为接触点法向穿透距离；E为不小于1的指数。通过对K、的取值，可得到不同类型的间隙模型。在自由运行阶段，系统动力方程与的经典模型中分离阶段相同。在接触碰撞阶段，两碰撞体由自由运动状态到接触变形，产生了约束条件的变化，解除系统的运动约束，代之约束力。在碰撞物体间引入等效弹簧阻尼模型，则系统运动学方程为 (21)式中，为接触力F相对于广义坐标q的广义力阵列。采用接触变形模型建立的动力学方程，系统自由度与碰撞副状态无关，从这点看，这种方法是将变拓扑结构系统动力学问题转换为无拓扑结构变化的系统动力学问题处理，但由于系统的接触力为时变的，需判断其接触分离的切换点。与经典模型相比，该模型建模过程简单，可描述碰撞过程中的冲击力，易于实现对系统运动过程的全局仿真。在ADAMS中常采用的模型为 (22) 在ADAMS中还可通过静摩擦因数和动摩擦因数引入摩擦力，这样法向碰撞力和摩擦力就构成了碰撞副中总的相互作用力。3数据建模3.1主要系统功能分析本设计针对现有牙嵌式离合器转向机构操作复杂，转向灵活性差，牙嵌齿轮有冲击，汽车上用的非限滑差速器不能满足农业机械差速后传递动力要求，限滑差速器又结构复杂，价格昂贵，不适合农业机械采用，提供了一种滑动齿轮式差速器，该差速器在差速的同时会保证至少有一只动力输出轴在运动，从而可以可靠的传递驱动力矩，该机构结构简单，无需单独操作，使用方便，实用性强。本设计图4采用如下技术方案实现：一种滑动齿轮式差速器，包括动力输出轴(1)、滚轮架(2)、端盖 (8)、轴承 (10)、箱体(11)、支撑轴（6）、弹簧(15)、滑套(16) 和与动力输入轴（12）的动力输入齿轮（13）啮合的滑动齿轮(14)，其特征在于：所述滑动齿轮(14)空套在支撑轴(6)的中部，所述滑动齿轮(14)可以在所述支撑轴(6)上沿轴向方向移动，所述支撑轴(6)的两侧分别安装有所述滚轮架（2），所述支撑轴（6）的两端通过所述滑套(16)安装在所述动力输出轴(1)的内孔中，所述动力输出轴(1)通过轴承(10)定位在所述端盖 (8)上，所述端盖(8)固定在箱体(11)上，所述动力输出轴(1)的一端为输出动力端，另一端与所述滚轮架(2)相连，所述滑动齿轮(14)的两侧面对称设置有绕所述滑动齿轮(14)轴心均匀分布的多个凸台，所述滚轮架（2）上安装有与所述滑动齿轮(14)上的凸台对应的滚轮体组件，所述滑动齿轮(14)通过所述滚轮体组件带动所述滚轮架(2)旋转，所述支撑轴（6）在所述滚轮架(2)和滑动齿轮(14)之间套装有弹簧(15)，所述滚轮体组件在所述动力输出轴(1)两端的阻力矩发生变化时，挤压所述滑动齿轮(14)上的凸台，使得所述滑动齿轮(14)向扭力小的方向滑动。 图4 差速器结构示意图 Fig.4 Schematic diagram of the differential 图5 三维模型Fig.5Three-dimensional model三维模型如图5，所述滚轮体组件包括滚轮轴、滚轮和滚轮轴卡箍，所述滚轮通过滚轮轴安装在滚轮架上，所述滚轮轴卡箍卡装在滚轮轴外，所述滚轮可绕所述滚轮轴旋转，所述滚轮设置在所述滑动齿轮的凸台工作面上。所述动力输出轴在所述滑套位置处设有可以润滑滑套的导油孔。油封安装在所述端盖上轴承的外端。所述动力输出轴与所述滚轮架通过花键相连。所述滚轮体组件在所述滚轮架圆周方向均匀布置六处。所述滑动齿轮上设有凹陷的弹簧座，所述弹簧安装在所述弹簧座内。爆炸图如图6。 图6 三维模型爆炸图Fig.6 Three-dimensional model exploded diagram由于采用上述结构，本发明应用于低速车辆和农业机械动力上，采用滚轮体组件和滑动齿轮上的凸台配合，由于滑动齿轮的转速不高，因此利用滚轮体组件上的滚轮挤压凸台，当动力输出轴两端阻力矩相同时，滑动齿轮位于两滚轮架的中间，动力输出轴同向等速旋转，当动力输出轴两端助力矩不同时，滑动齿轮向力矩小的一端移动，小力矩端驱动转速加快，大力矩断转速降低，当两端助力矩相差在一定程度时，大力矩端动力中断，小力矩端保持动力传递，实现差速，这样使得转向机构操作简单，转向灵活，传递驱动力矩可靠，无需单独操作，使用方便，实用性强。3.2 ADAMS建模3.2.1 UG建模（以中心齿轮为例）考虑到ADAMS中建立复杂的三维模型难度较大，因此想到先在UG软件中建立好模型，再导入到ADAMS中进行相关参数的设置和分析，选择UG的原因是因为UG中导出的x_t类型文件在ADAMS中有很好的兼容性，一些特征都会很好地保留。(1)根据设计需求与数据要求，在UG中建好各个零件的三维立体模型，并在装配体中装配好，添加约束，以便导入到ADAMS中有个更好的位置关系，也以便进一步在ADAMS中进行约束的添加。(2) 由于在UG中添加的约束在导入到ADAMS中后会失效，因此，先前在UG中设置好的相关约束，如同轴、接触等，在ADAMS中可重新进行约束和运动幅的添加，如滑移、旋转等，这样比较方便。这个技巧将在后面的内容中详细的介绍。(3) 这里，以建立中心齿轮为例进行说明。由于中心齿轮为关键部件，可以以中心齿轮的相关特征的创建为模板进行分析，至于其他的零部件的建模，限于篇幅，可以以中心齿轮为突破口进行创建。创建一个直齿圆柱齿轮，选择GC工具箱中齿轮建模，选取圆柱齿轮，如图7。 图7 创建齿轮步骤 Fig.7 Create a gear step按步骤选取创建齿轮，直齿、外啮合、滚齿，弹出齿轮对话框如图8所示，设置齿轮参数，名称为chilun，模数为4，牙数为52，齿宽为28毫米，压力角为20度，齿轮建模精度为中部。齿轮类型为标准渐开线圆柱齿轮。 图8 齿轮参数对话框Fig.8 Gear Parameters dialog box创建完主要部件齿轮后，再在齿轮上一步一步建立各特征的草图，如凸台，圆孔等。运用拉伸，阵列，扫掠等功能，其中，圆孔可以用拉伸功能，选取布朗操作为求差，再阵列该特征就行，中心圆孔就直接拉伸求差就可以的出。至于凸台，可先根据设计数据创建一个草图，再进行其他的操作。创建出最终如图9所示效果图。 图9 中心齿轮模型图 Fig.9 Center gear model diagram需要注意的是在创建中心齿轮的两边凸台时，先创建一个凸台，之后选择圆周阵列特征，完成一面的凸台创建，再选择工具栏中的插入选项，选取同步建模中的重用，选取镜像面，完成另一面的凸台创建。如图10所示。 图10 镜像阵列出的特征步骤图 Fig.10 Figure mirrored arrays feature step3.2.2 模型导入ADAMS要进行动力分析与仿真，就要将模型进一步导入到ADAMS中，以便进行相关的运动分析与受力分析，只要在ADMAS中再添加相关约束，就可以完成任务。因此，此小节将详细介绍导入步骤： (1) 将装配好的三维模型在UG中打开，如图11： 图11 导出选项图Fig.11Export options Figure选择UG中文件菜单栏下的导出，再选择导出类型为parasolid，弹出对话框，此时，命名文件，注意，命名文件名称必须是中文，否则在ADAMS中打不开。如图12： 图12 导出版本选择Fig.12 Export version selection 再选择整个要导出的部件，即用鼠标左键框选目标即可，点击确定，导出成功。这里还要应该注意的一点是如上图所示的版本类型中，可选择较低版本的导出，这样兼容性好一点，推荐使用如图12.0Ug17.0版本的。（2） 在ADAMS中将模型导入，步骤基本和导出相似。在打开的ADAMS/VIEW中，先新建一个模型，或者不新建，直接在该窗口状态下导入文件，文件默认为MODEL1，这里选择新建一个模型，这样，文件导入后默认为MODEL2，可以对其进行重命名，修改或者删除等操作，再点击菜单栏下的导入按扭，弹出对话框如图13。导入的三维模型具有质量等特性，说明从UG中可以到处全特征的文件类型供给ADAMS软件运动分析之用，从而有效的解决了ADAMS建立复杂模型的难度较大的问题。 图13 导出类型对话框Fig.13 Export Type dialog box选择文件类型为Papasolid,读取前面导出的文件，文件类型为ASCII，模型名称不能直接输入，否则在ADAMS不能显示出模型，可在文本框中单击右键，弹出如图14所示图形， 图14 导出模型创建名称选项图Fig.14 Export the model to create a name option Figure选择模型创建，再根据提示选择应用，确定。到此，模型导入完毕，可进行其他操作。4 ADAMS运动分析仿真4.1基本工作在ADAMS中导入UG中导出的x_t类型文件后，可对模型进行约束的添加的相关运动幅的添加，从而进行运动分析与仿真。由于要模拟车轮滚动的情形，因此在导入模型后，要在原有模型的基础上新建一个长方体，以模拟地板，进行接触力的添加。4.1.1 绘制地板 图15 文件初始图 图16 工作格栅调整图 Fig.15 File initial map Fig.16 Work grille adjustments Figure 文件打开后如上图15所示，很显然，工作网格与模型重心不重合，这种情况下，不方便进行创建地板并进行其他工作，因此，首先，必须将工作网格调整好,点击菜单栏的设置，图示16下拉后选择工作格栅，在弹出的对话框中可进行工作格栅的设置，选取如图17所示设置方向栏的选取选项。 图17 工作格栅调整对话框 Fig.17 Work grille adjusted dialog box同时，还可对网格大小和间隔大小进行设置。点击完成之后，会回到工作界面，这个时候，得先选取原点的放置点，再先后选取两个方向作为工作格栅的放置方向。到此，工作平面格栅设置完成。 图18 有地板的无渲染模型图 Fig.18 Floor without rendering model 并绘制长方体模拟地板，图18所示为绘制完成地板并调节好地板之后的图形。这里须要注意的是，如果工作格栅原点位于模型中心，则在工作格栅上绘制长方体时，长方体会贯穿模型，如图19，因此，到这一步还须将地板向下平移，以使车轮与地板接触，这样，才能在车轮与地板之间添加碰撞和摩擦力，以模拟仿真的情况，从而测量关的力。 图19 地板创建初始图Fig.19 Floor to create the initial map右键点击工具箱中的Position按钮，在级联按钮中选择Move按钮。在打开的参数设置对话框中选择变量vector,距离distance项中输入距离。设置完毕，选择地板和移动方向，完成移动，如图20。 图20 调整地板后的模型图Fig .20 Adjust the floor model diagram4.1.2 添加运动幅考虑到差速器要左右移动的同时要实现滚动，笔者在零基础的情况下，积极查阅相关ADAMS教程材料之后，认为，要实现这个运动，有两种方法，第一种，可在齿轮与两侧与半轴啮合的地方添加关联幅。为此，须先定义平移和旋转幅。右键点击工具箱中运动幅按钮，再在弹出按钮列表中选取滑移幅，在参数列表如图21中选取两个物体一个位置，设置完之后，选取齿轮，再选取左半轴，之后选取中心点作为放置点，完成平移幅定义。 图21 平移幅对话框 Fig.21 Translational amplitude dialog box然后，再将齿轮定义旋转幅，步骤如滑移幅的添加。只是选取的是旋转幅按钮。再考虑添加关联耦合幅。即右键点击工具箱中运动幅按扭，在级联按钮中选取耦合幅，到这一步，可选取先前定义的平移幅和旋转幅，先选取的是作为驱动的旋转幅，后选取的是作为被驱动的平移幅。完成关联耦合幅的定义。第二种，是在齿轮与中心轴处添加圆柱幅，右键点击运动幅按钮，在级联按钮中选择圆柱幅按钮，弹出参数对话框，如图示图22，按提示选择物体。可选两个物体分别为齿轮和中心轴，定义一点为放置点，完成定义。在此仿真过程中，笔者采用的是第二种方法来定义的，因为圆柱幅旋转和平移的要求均可满足，而且一个运动幅就可以达到，不像第一种要定义两个运动幅，同时也有利于此后的步骤，诸如添加力矩和作用力。 图22圆柱幅对话Fig.22Cylindrical pieces of dialog box4.1.3 添加驱动力力矩要想中间齿轮实现理想中的运动，即左右移动的同时完成旋转动作，除了添加运动幅之外，还须添加力矩和力的作用。首先，给齿轮添加一个转矩，在力的工作栏上右键单击，在弹出的级联按钮中选择按钮，弹出选择参数对话框，图23，由于模型中没有画出动力输入的齿轮，因此，运行方向选择空间固定，构件方式选择选择形关特征，根据提示完成相关操作，完成力矩的定义。 图23 力矩对话框 Fig.23 Torque dialog box然后，定义一个轴向力，设置方向函数，以完成齿轮的左右移动。同上，右键点击力的组合按钮，在级联按钮中选择力的按钮图标，接下来，构造方式如力矩相似，对话框如图示24。 图24 力对话框 Fig.24 Force dialog一步一步完成力的定义，须注意的是，应该给力再施加一个方向反复变化的函数，笔者这时用的是sin(x)函数，在完成此前的定义之后，回到工作界面，右键点击力的图标处，出现对话框，选择修改选项，图25弹出修改对话框，定义使用函数，设置函数表达式为sin(time*9000),如图26，完成之后，点击确定。 图25 修改力的参数步骤图 图26 力的参数修改对话框Fig.25 Modify the parameters of the force step diagrams Fig.26 Force parameter modification dialog 4.2两种情况分析定义无论是等速还是差速行驶，首先要做的一个工作就是给两轮与地面之间添加一个接触力，这个接触力的类型为固体与固体。在力的工具栏上右击后，选择接触力按钮，在弹出的对话框中，按图示27， 图27 接触力对话框Fig.27 Contact force dialog 接触类型为实体对实体，I实体选择左轮，J实体选择地板，然后，下拉摩擦力选项框，选取库仑选项，设置相关摩擦系数如图，完成定义点击确定。右轮与地板之间的接触也如此设置。4.2.1 等速行驶(两轮阻力相同)对于两轮所受地面给其阻力相同的情况，可看成直线行驶的情况，即齿轮中间位置，带动两个半轴同速转动。这种情况，须分别给两半轴和中心轴之间添加一个固定幅，定义构建方式类型为两体一点定位。同时，应该删除先前基本工作中建立的轴向力，因为直线行驶过程中，齿轮受到的轴向力可忽略，为了方便仿真，可先行删除，再添加。这样，就可以进行阻力相同的情况的仿真了，单击仿真按钮，在弹出的对话框中设置仿真参数，图28,选项中有持续时间、终止时间，选择持续时间可进行持续仿真，选择终止时间则只有进行设置时间内的仿真，如设置时间为5秒，持续时间仿真可以在这5秒完成之后接着进行下一个时间段的仿真，下一个时间段的初始状态即为上一个时间段的结束状态。也可进行编辑步数的设置，相同时间内，步数越长，完成仿真的过程中就会越慢，步数越小，规定时间内完成仿真的感觉越快，在进行录制动画时，仿真时间的长短与动画时间的长段有一定关系，也与步数的大小有一定关系，参数设置完成之后点击。 图28 仿真对话框 Fig.28 Simulation dialog box这时工作界面出现仿真情况，查看仿真状况。然后，对左右轮的接触情况进行分析，分别对左右轮与地面的碰撞接触添加力的测量，右击工作界面物体contact标志，弹出选项栏，选取contact,选择测量选项，图29 ，弹出对话框，对所测量的量进行设置，图30，特性选取为力，分量为X，完成点确定，则生成图。 图29 碰撞测量步骤图 图30 碰撞测量对话框Fig.29 Collision measuring Step Figure Fig.30 Collision Measurements dialog box分别对左右轮添加测量后，生成如图所示测量图图31和图32，对比可知，左右轮的阻力一致变化。即在0-0.5秒之内，左、右轮的阻力一直增大，而且增大的趋势相同，在0.5-1.0秒之内，左、右轮的阻力先有减小的相同趋势，在接近于第0.6秒的时候，开始转折，开始反升，这说明两轮阻力相同变化，而且反复地增大减少,之所以会出现这种情况，是因为在所给定的力矩条件下，力矩设置函数为-3000，本力矩是施加给中心齿轮位置的，左右轮与地板的摩擦阻力与该力矩有一定关系，为了方便观察运动情况，在经过调试之后，选择该函数效果较明显，较易于观察该三维模型的运动情况。 图31 左轮阻力输出图 Fig.31 The revolver resistance Output Figure 图32 右轮阻力输出图 Fig.32 Right wheel resistance Output Figure完成左右轮的阻力测量之后，可进行速度和加速度以及位移的测量。在测量之前，需定义点对点的测量方式。首先，定义两点，在工具栏中右击刚体按钮，在弹出的按钮列表中选择基本形状标记点按钮，创建第一个点，定义为添加到地面，如图33: 图33 标记点对话框 Fig.33 Markers dialog box然后，创建第二个点，定义为添加到现有部件上，这里，选择部件为左轮。完成标记点的创建，之后，再完成测量的定义。在标题栏下点击创建按钮，在级联按钮中选取测量，在下一级按钮中选取点对点的测量方式，再选取新建，如图34： 图34 测量点对点步骤图Fig.34 Measurement point-to-point steps在弹出的对话框中，分别选取之前创建好的两个标记点，对话框如图35所示，选择起始点，终止点，特性等，其中特性选项有平移位移，速度，加速度，角速度，角加速度等，都可一一分别选取创建出相应的测量图。从图中可以看出，分量的选取可以进行X、Y、Z轴以及幅值的测量，这里，选取分量为X就可以。因为该模型在运动过程中是沿着X轴方向的，可以只测量X轴方向分量的测量。 图35 点对点测量对话框 Fig.35 Point-to-point measurement dialog box重新仿真的过程当中