建模与结合处间隙和摩擦的多体动力学模拟汽车的差速器.doc

建模与结合处间隙和摩擦的多体动力学模拟汽车的差速器文献翻译题目解放CA1092型汽车差速器的设计学生姓名专业班级机械设计制造及其自动化学号系(部)机械工程学院指导教师(职称)完成时间建模与结合处间隙和摩擦的多体动力学模拟汽车的差速器摘要在运动结合处的缺陷有时可以强烈影响到整个多体系统,这些结合处包括模拟响应。例如,间隙,摩擦,润滑和柔韧性影响的瞬态行为,降低了部件的寿命和产生的噪音和振动对传统结合处如菱柱,圆柱或万向节。在这项工作中,一个新的三维圆柱联合模型,占关,错位和摩擦呈现。该制剂已被用于表示在汽车微分模型的行星齿轮与行星架之间的连接。2013年中国社会理论与应用力学。[DOI:]关键词圆柱形连接;间隙;摩擦力;汽车差速器;多体动力学运动结合处的多体关键部件仿真工具。大部分焊接接头是表示与理想化模型的约束运动,整个系统由一组运动学约束。这种提法往往认为,作为结合处完美的刚性元素,没有任何预设的,但优点是实现简单,在计算上高效。然而,物理现象,如间隙不对中,灵活性,摩擦,润滑或冲击可以强烈影响的动态响应关节和对精度的不可忽略的影响和完整的多体模型的可靠性。例如,悬浮液之间的结合处的建模臂与车体衬套元件影响车辆动力学仿真。提交该机构的代表性运动结合处与他们的实际几何形状和它们的材料灵活性性能无疑是最准确的方法来模拟任何类型的关节。接触条件的有限元模型之间定义经受球形结合机构是用来在参考文献1。这种详细的模型能够捕捉到了很多颠覆性因素,但他们往往是相当复杂的实现他们高度,增加了计算时间。结合处的其他型号正处于一个上述两个类别之间的复杂性的中间水平。这些全球性的联合声明令没有增加太多的一些干扰作用自由度的数目。在参考文献2中,间隙和润滑研究的铰链和能量范围内的影响球形接头保持和腐烂的时间积分方案。一种平面基于连续带间隙转动副模式接触模型的描述是在文献3中。非光滑动态方法也可用于表示运动结合处有缺陷,请参阅例子。本方法通常允许使用较大的时间步长,但需要详细融合的方法,如时间或事件驱动的计划。这项工作的目的是建立一个型号为圆柱形接合处的间隙中,偏差和摩擦力。连续力法是用来之间的接触模型销与它们所代表的内筒为刚体。本文中所描述的联合在一个完整的托森差速器的多体已经过测试模型。这个新的模式已在参考文献6中描述的多体系统非线性有限元法的框架内实施。这种方法是僵化和灵活的机械,接合处运动和力的要素组成的复杂机械系统的建模。该配置是使用绝对节点坐标相对于一个独特的惯性坐标系来表示。因此,有刚性和弹性的坐标,以自然的方式对许多非线性灵活区别和大变形。一个系统的动态,包括完整约束的双边约束条件是由所述的,(1),(2)其中,和是广义的位移,速度和加速度的坐标,为质量矩阵,同的矢量互补惯性力,的内力向量,的外部力量的载体。根据拉格朗日法,该约束的力为,其中是相关的代数拉格朗日乘子的载体,和分别是比例和惩罚因子。方程(1)和(2)形成非线性微分代数方程组。该解决方案是用二阶精度时间积分方案评估。在这项研究中,仲赫伯特计划属于广义方法(见参考文献7和8)。在每个时间步长,非线性代数方程系统必须使用牛顿拉夫逊方法来解决。笛卡尔旋转向量加上一个更新的拉格朗日方法用于旋转的参数化。这种选择使一个确切的表示大型旋转。切线算子允许计算转速的材料变化从增量直角旋转矢量的变化如(3)在一个圆柱形连接,根据所考虑的一种机构的空心圆筒的引脚和外部表面之间的接触可以发生在一个点,两个点或一条线。在这项工作中,为了简化,假定该接触只发生在顶部或在底部。在此工作模式的中空圆筒的一个末端的圆柱面之间的相互作用的接触元件。因此,接合处需要使用两次,每个地方每次使用一次。接触和摩擦力的方向取决于针和内筒的接触点附近的几何结构,并且可以在箱子复杂的配置几乎不能确定:尖锐的边缘或在销的外表面,例如小圆角半径。本研究的目的不是要分析具体的现象在接触位置,但要有相关的动力学现象的全球代表性。因此,为了有一个简单的三维接触元件,所述顶部与气缸的底部被视为球形(参照图1)。这种假设在实际情况下,该间隙小,并且所述销的相对倾斜被限制,因为在接触点然后将保持接近球体和圆柱体之间的交点圆似乎是合理的。因此,这将是接近,即使在气缸边缘的几何形状不是精确表示的物理接触点。这种新的联合是由安装在两个刚体与两个物理节点来定义。节点位于空心圆筒的轴线和节点被固定在针这也是接触的球体的中心的上方或下方的圆形面的中心。绝对节点坐标的位置和速度都参与了这一接触元件的表达。连接到每个体的材料,本地帧被用在联合制剂和正交单位向量,三元组有他们的起源在的点空心圆柱体,并在针的点。该RST三元组矢量和与气缸的轴线对齐。第二个三元组矢量,是面向任意的平面垂直于和。第三单元矢量,完成右旋参考帧