基于COSMOSMotion的轴向滑块凸轮式差速器的运动仿真

    3.2运动仿真
   
    3.2.1差速行驶状态仿真模拟
   
    根据该差速器所用于车辆的行驶速度30~60km/h，经换算后得差速器的角速度一般为1200~2400°/s，因此将差速器壳旋转副速度设置为2000°/s。车辆转弯时，左右两驱动轮的阻力矩大小不同，所以应给两差速轮添加旋转方向与差速器壳方向相反的单作用力矩，其值分别为40N·m和20N·m。设置运动仿真时间为5s，帧数为5000，然后即可开始仿真运算。根据运算仿真结果，分别输出左右差速轮在3.3~3.4，时间段的速度曲线如图7所示，其中图(a)的阻力矩为40N · m，图(b ),的为20N·m。
   
    由于仿真结果输出csv后，一以电子表格的形式输出了差速轮间隔0.001 s的角速度值，由此可求得左右两差速轮的平均角速度分别为ω1=1976.8°/s;ω2=2021.1°/s，二者的平均值为1998.95°/s，由此得ω1+ω2≈2ω0，这也验证了轴向滑块凸轮式差速器基本能够满足差速器的设计要求。
   
    3.2.2直线行驶状态仿真模拟
   
    在差速行驶状态模型基础上，将两差速轮的单作用力矩大小都设置为30 N·m,其余参数设置都不变，这样即可进行直线行驶状态的仿真模拟。仿真时间设置为3s,帧数为3000，然后开始仿真运算。根据仿真运算结果，输出左右两差速轮0.07-0.17s时间段的速度曲线如图8所示，其中图(a)为左侧差速轮的角速度曲线，图(b)为右侧差速轮的角速度曲线。并由此输出csv后，以电子表格的形式输出了差速轮间隔0.001 s的角速度值，由此求得差速轮的平均角速度分别为ω1=2000.3°/s , ω2=2001.2°/s。由此得ω1≈ω2≈ω0，ω1+ω2≈2ω0。
   

    4结束语
   
    本文根据差速器的设计要求，应用Solidworks软件制作了轴向滑块凸轮式差速器主要零件的实体模型，并完成虚拟装配。然后利用SolidWorks插件工具COSMOSMotion软件，对该差速器进行了运动仿真。通过对各零部件的三维参数化建模、装配及运动仿真的有机结合，直观、形象地再现了差速器的工作过程，一获得了有关零件的运动特性，分析计算结果表明，当左右两差速轮的合阻力矩为60N·m，且两侧阻力矩差为20N·m或0 N·m时，有ω1+ω2≈2ω0。因此，可以认为轴向滑块凸轮式差速器基本能够满足差速器的设计要求。另外，本文为差速器的设计与研究提供了一种方法和捷径，在研发过程中应用这种方法可大大缩短差速器的研发周期，降低产品的研发成本，并为以后进一步对这一新型差速器的结构优化设计、制造及运动分析奠定了基础。