轮式装载机驱动桥多体动力学仿真分析

摘要

驱动桥是轮式装载机传动系统的关键结构部件,准确的激励载荷分析和动力学响应分析是进行驱动桥动态特性预测和噪声控制的基础。利用虚拟样机技术,分析和预测驱动桥传动部件的动力学响应是提高其传动性能、缩短研发周期、提升产品竞争力的重要途径。
　　 本文以装载机驱动桥为研究对象,首先阐述了驱动桥及各部件的结构特点和工作原理,利用UG软件建立了驱动桥各零部件的三维实体模型并进行装配,研究了直齿锥齿轮的参数化建模方法。考虑了桥壳和半轴的柔性效应,并进行模态分析,建立了驱动桥刚柔耦合多体动力学仿真模型,并进行运动学和动力学仿真分析,得到了驱动桥传动系齿轮的啮合力、动载幅值的时间历程关系等动态特性,仿真结果与理论值吻合良好。分析了半轴的柔性效应对系统动力学响应的影响,结果表明增大半轴传递的转矩,半轴的柔性效应较明显。
　　 装载机工作环境恶劣,针对装载机驶过凸块路面受脉冲激励的过程,建立了驱动桥在脉冲激励下的刚柔耦合动力学仿真模型。从ADAMS中得到驱动桥的动态响应特性,并将桥壳的时间历程载荷导出为ANSYS瞬态动力学分析的输入激励,计算得到驱动桥壳的应力、变形等动态响应,分析了桥壳的动态安全性。
　　 上述研究工作表明:耦合了关键部件柔体条件下的多体系统动力学建模与仿真分析的方法,是对复杂机械结构动力学分析的行之有效的技术途径。本文计算得到驱动桥的动力学响应,可作为驱动桥相关零部件强度分析和疲劳寿命预测的输入,为深入开展驱动桥优化设计打下良好的基础。