[发明专利]一种四驱变速器差速器的有限元建模分析方法

权利要求书

1.一种四驱变速器差速器的有限元建模分析方法，其特征在于，包括四驱变速器和差速器总成，所述有限元建模分析方法包括以下步骤：

步骤S1：建立所述差速器总成的几何装配模型；

步骤S2：对所述差速器总成的各部分结构划分网格，设置材料属性及单元属性；

步骤S3：建立所述差速器总成的各部分间的接触关系；

步骤S4：根据所述四驱变速器和所述差速器总成的工作原理处理载荷分配关系；

步骤S5：设置分析所述几何装配模型的边界条件和施加载荷；

步骤S6：对所述差速器总成的有限元模型进行迭代计算，处理计算结果；

在所述步骤S1中，根据所述四驱变速器和所述差速器总成的结构，分别建立主减速齿轮、差速器壳体、半轴齿轮、行星齿轮、行星齿轮轴、垫片、锥轴承以及螺栓的准确三维几何模型；

在所述步骤S4中，根据所述四驱变速器和所述差速器总成的工作原理及整车动力总成载荷谱，将所述主减速齿轮的扭矩分配给前轮工况和后轮工况；根据分配好的扭矩，对所述前轮工况和所述后轮工况分别选取一个基准扭矩作为计算时加载的载荷，将所述前轮工况和所述后轮工况其余的扭矩载荷分别除以各自的基准扭矩得到各自的应力缩放系数。

2.根据权利要求1所述的四驱变速器差速器的有限元建模分析方法，其特征在于，在所述步骤S2中，采用10节点四面体二次实体单元对所述主减速齿轮和所述差速器壳体划分网格，采用8节点六面体非协调实体单元对所述半轴齿轮、所述行星齿轮、所述行星齿轮轴、所述垫片、所述锥轴承以及所述螺栓进行网格划分。

3.根据权利要求1所述的四驱变速器差速器的有限元建模分析方法，其特征在于，在所述步骤S3中，对所述锥轴承的内圈和外圈之间设置无摩擦接触，对所述锥轴承的内圈和所述差速器壳体的轴肩之间设置为摩擦接触，并且需要对所述锥轴承的内圈和所述差速器壳体轴肩之间设置图纸上规定的过盈量。

4.根据权利要求3所述的四驱变速器差速器的有限元建模分析方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述主减速齿轮与所述差速器壳体之间、所述半轴齿轮与所述垫片之间、所述行星齿轮与所述行星齿轮轴之间、所述行星齿轮轴与所述垫片之间、所述行星齿轮轴与所述差速器壳体轴孔之间、所述螺栓头与所述差速器壳体之间分别设置为摩擦接触；所述垫片与所述差速器壳体之间、所述螺栓的螺柱部分与所述差速器壳体螺纹孔之间分别设置为绑定接触。

5.根据权利要求1所述的四驱变速器差速器的有限元建模分析方法，其特征在于，在所述步骤S5中，根据所述四驱变速器和所述差速器的实际工作特点，分析包括前轮工况；对所述前轮工况，第一步为预紧步，设置的边界为：约束所述轴承外圈三个平动自由度和绕轴向转动方向自由度，约束所述行星齿轮的三个平动自由度，约束所述行星齿轮轴的三个平动自由度，约束所述半轴齿轮的六个自由度，对所述螺栓施加螺栓预紧力；第二步为加载步，设置的边界为：需要将第一步设置的边界重新定义，约束所述轴承外圈三个平动自由度和绕轴向转动方向自由度，约束所述半轴齿轮绕轴向转动方向自由度，锁住所述螺栓预紧力，在所述主减速齿轮上施加前轮基准扭矩载荷，在所述半轴齿轮和所述行星齿轮啮合处施加相互作用的啮合力。

6.根据权利要求5所述的四驱变速器差速器的有限元建模分析方法，其特征在于，在所述步骤S5中，根据所述四驱变速器和所述差速器的实际工作特点，分析包括后轮工况；对所述后轮工况，第一步为预紧步，设置的边界为：约束所述轴承外圈三个平动自由度和绕轴向转动方向自由度，约束所述行星齿轮、所述行星齿轮轴及所述半轴齿轮的六个方向自由度，对所述螺栓施加螺栓预紧力；第二步为加载步，设置的边界为：需要将第一步设置的边界进行重新定义，约束所述轴承外圈三个平动自由度和绕轴向转动方向自由度，释放所述垫片与所述差速器壳体、所述行星齿轮轴与所述差速器壳体之间的接触关系，约束所述行星齿轮、所述行星齿轮轴及所述半轴齿轮的六个方向自由度，约束所述差速器壳体花键链接处绕轴向转动方向的自由度，锁住所述螺栓预紧力，在所述主减齿轮上施加后轮基准扭矩载荷。