[发明专利]一种基于参数化模型的等速万向节传递效率预测方法

说明书

本发明公开一种基于参数化模型的等速万向节传递效率预测方法，包括：将万向节的几何参数、接触参数和摩擦参数采用设计变量代替，建立等速万向节的多体动力学参数化模型；确定对传递效率有影响的尺寸参数以及工况参数，并确定参数的取值变化范围，设计仿真方案；根据所设计的仿真方案进行仿真，得到转矩传递效率数据；对等速万向节的尺寸参数进行分析，得到相应的响应面预测模型；运行响应面预测模型，得到响应面图形，通过响应面图形得到传递效率。本发明通过建立多体动力学参数化模型，探究参数对转矩传递效率的影响，并可以根据响应面预测模型得到不同尺寸参数对应的传递效率，很大程度上削减了样品制作和台架试验的成本。

技术领域

本发明属于万向节领域，尤其涉及一种基于参数化模型的等速万向节传递效率预测方法。

背景技术

汽车转向驱动桥中，前轮既是驱动轮，又是转向轮，转向时偏转角度很大，最大可达40°以上，这时就不能采用传统的、偏转角度很小的普通万向节了。必须采用偏转角度大、动力传输平稳、角速度均匀的等速万向节才能满足要求。等速万向节是将轴间有夹角或相互位置有变化的两轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递动力的装置，它可以克服普通十字轴式万向节存在的不等速性问题。

传动系统的转矩传递效率一直以来都是研究的热点，与发动机，变速箱的转矩损失相比，驱动轴的转矩损失相对小很多，但随着各大车企对驱动轴传递效率的关注，近年也有一些相关的研究。在已有的文献中，主要从计算或试验的角度对万向节的传递效率进行了相关分析，而没有人从多体动力学仿真的角度入手，而从作者的角度来看，用多体动力学仿真的方法对于万向节转矩传递效率进行研究非常适合。

以往对等速万向节的设计过程中，需要进行打样的样件试制和台架试验验证。在仿真技术普及后，我们可以用运动学仿真的方式节省样件和台架试验的成本，但每次需要运行一遍仿真程序得到仿真结果。如果由给定的尺寸参数和运行工况参数直接以多项式的方式给出转矩传递效率的预测结果，将更有利于设计工作的进行，节省程序运行的时间成本。

在已有的研究中，虽然Takeo Yamanoto等在《Efficiency of Constant VelocityUniversal Joints，SAE Technical Paper 930906，1993》中对万向节的传递效率给出了粗略的计算方法，但计算结果不够准确。本发明通过建立多体动力学参数化模型的方式对转矩传递效率进行计算，并进一步给出了转矩传递效率的响应面模型预测方法，能更加便捷地得到给定尺寸参数的等速万向节的转矩传递效率。

发明内容

本发明考虑了等速万向节中对传递效率有影响的尺寸参数，提出了一种基于参数化模型的等速万向节传递效率预测方法。该方法建立了等速万向节的多体动力学参数化模型，结合等速万向节的该参数化模型，得到仿真数据，并结合数据通过响应面法得到尺寸参数对等速万向节扭矩传递效率的影响，尺寸参数包括PCR，压力角，相似度，偏心距等，从而得到多因素响应面预测模型。得到了尺寸参数对转矩传递效率的影响，可以由预测模型得到不同尺寸参数对应的传递效率，很大程度上削减了样品制作和台架试验的成本，可以对等速万向节的尺寸设计提供参考。

为了实现上述目的，本发明所述的一种基于参数化模型的等速万向节传递效率预测方法，包含以下步骤：

将万向节的几何参数、接触参数和摩擦参数采用设计变量代替，建立等速万向节的多体动力学参数化模型；

确定对传递效率有影响的尺寸参数以及工况参数，并确定参数的取值变化范围，然后针对等速万向节转矩传递效率，设计仿真方案；

根据所设计的仿真方案进行仿真，得到转矩传递效率数据；

使用响应面分析法，对等速万向节的尺寸参数进行分析，得到相应的响应面预测模型；

运行响应面预测模型，得到响应面图形，通过响应面图形得到传递效率。