第章ADAMS应用实例.doc

个人收集整理勿做商业用途个人收集整理勿做商业用途个人收集整理勿做商业用途第12章ADAMS应用实例本章主要介绍了ADAMS在建立汽车等速万向节专用仿真系统以及在建立轿车整车动力学模型及仿真分析方面的应用。对本章的学习，可以进一步加深对ADAMS的理解.12.1等速万向节专用仿真分析系统应用实例上一章的内容，介绍了利用ADAMS/View的二次开发功能,以及以ADAMS软件为平台，建立汽车等速万向节专用仿真分析系统的详细过程。图12—1轿车前转向驱动桥结构图1—球笼式等速万向节；2—驱动半轴；3—差速器;4—三球销式等速万向节;5—驱动半轴;6—驱动轮;7—球笼式等速万向节；8—三球销式等速万向节建立这种针对某些零部件的专用仿真分析系统是十分有意义和必要的。因为，象ADAMS这样的国外大型通用计算机辅助工程分析软件，虽然具有功能强大的求解器和前、后处理功能，为解决复杂、庞大的工程项目提供了一个强有力的工具。但正是由于其通用性特点，使其不具有针对性。复杂的英文界面和繁琐的分析步骤都给从事产品设计的技术人员造成了很大的障碍，直接应用这些通用软件进行产品设计会使得工作量浩大而且十分容易出错，无论在时间上，还是费用上都给这些软件在实际产品设计中的应用带来了负面影响。因此，研究开发面向工程设计人员的专用仿真分析系统显得十分必要。本节以汽车等速万向节专用仿真分析系统为例，说明这类专用系统的应用情况,通过本例可以看出此类专用系统将很大程度上改变国内数字化虚拟仿真分析软件的应用水平，从而提高产品的设计能力。12。1.1等速万向节结构简介图12—1轿车前转向驱动桥结构图1-球笼式等速万向节;2—驱动半轴;3—差速器；4—三球销式等速万向节；5—驱动半轴；6—驱动轮；7—球笼式等速万向节；8—三球销式等速万向节为了能够把问题讲清楚，有必要先简单介绍一下汽车等速万向节的基本结构。汽车等速万向节是汽车驱动半轴的重要部件，一般分为球笼式等速万向节和三球销式等速万向节两种，分别安装在驱动半轴的两端，如图12—1所示：图12-2球笼式等速万向节的结构图1－钟形壳；2－钢球（6个）;3－保持架（球笼）；4－星形套球笼式等速万向节由钟形壳、钢球、保持架和星形套组成。钟形壳的内表面是一个球面，在球面上开有6条供钢球滚动的沟道，沟道的横截面形状通常有圆形、椭圆形、拱形（桃形）之分.沟道的中心线是一条位于钟形壳轴线平面内的圆弧线，该圆弧线圆心相对于钟形壳内表面球面的球心向外偏移一定的距离e,被称为钟形壳球道偏心距。与钟形壳类似，星形套的外表面是一个球面,在球面上开有6条供钢球滚动的沟道，沟道的横截面形状相应有圆形、椭圆形、拱形（桃形）之分.沟道的中心线是一条位于星形套轴线平面内的圆弧线，该圆弧线圆心相对于星形套外表面球面的球心向内偏移（即装配后,偏移方向与钟形壳的偏移方向相反）相等的距离e,被称为星形套球道偏心距。保持架外表面与内表面是同心的球面，在其上开有6个长圆形的窗口，窗口的宽度方向与钢球相配合，根据不同的使用情况,有间隙配合和小过盈配合之分。球笼式等速万向节的基本组成如图12-2所示.图12-3三球销式等速万向节的结构图如图12-3所示，三球销式等速万向节由柱槽壳、三销架和球环组成。三销架上的三个销轴呈120°均布，销轴和球环间装有20～30个滚针，柱槽壳上有容纳球环的三条圆柱面沟道。12。1.2等速万向节动力学模型的建立建立合适的等速万向节的动力学模型是本系统的技术关键之一，在本系统中,为了保证仿真分析的真实性,万向节的动力学模型各构件间的相互约束关系没有被定义成理想化的几何约束关系,而是被定义为基于接触碰撞的力约束关系，即构件之间只通过接触碰撞力(法向）和摩擦力（切向）相互约束，而不存在其它的约束关系。具体来讲，对于球笼式等速万向节，构件间存在如下力约束关系：(1）球和外球道的接触碰撞力和摩擦力.对于拱形球道，每一对钢球和外球道分别在外球道两侧都存在一组接触碰撞力和摩擦力,对于圆形球道，每一对钢球和外球道只存在一组接触碰撞力和摩擦力。6个球道共存在6处上述情况.(2）钢球和内球道的接触碰撞力和摩擦力.对于拱形球道，每一对钢球和内球道分别在内球道两侧都存在一组接触碰撞力和摩擦力，对于圆形球道,每一对钢球和内球道只存在一组接触碰撞力和摩擦力。6个球道共存在6处上述情况.(3）钢球和保持架窗口的接触碰撞力和摩擦力。钢球和保持架窗口存在两种配合情况，间隙配合和小过盈配合。对于间隙配合，每一对钢球和保持架窗口只存在一组接触碰撞力和摩擦力。对于过盈配合,每一对钢球和保持架窗口分别在窗口两侧都存在一组接触碰撞力和摩擦力。6个保持架窗口共存在6处上述情况。(4）钟形壳内球面和保持架外球面之间的接触碰撞力和摩擦力。(5）星形套外球面和保持架内球面之间的接触碰撞力和摩擦力。对