[发明专利]一种汽车球笼式万向节传递效率的分析方法

权利要求书

1.一种汽车球笼式万向节传递效率的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、基于多体动力学分析软件，建立万向节的多体动力学模型；

步骤2、设置含有摩擦的接触对的摩擦参数和接触参数；

步骤3、对多体动力学模型施加约束和载荷；

步骤4、由多体动力学模型得到万向节传递效率；

步骤5、建立构造万向节传递效率损失率的代理模型；

步骤6、基于Sobol’灵敏度分析方法和代理模型，定量分析钢球半径、圆心角、工作角度、接触刚度、力指数和摩擦系数对传递效率的影响大小，并对各影响因素对传递效率的影响大小进行排序，得到球笼节传递效率损失率的代理模型的灵敏度。

2.根据权利要求1所述的一种汽车球笼式万向节传递效率的分析方法，其特征在于，多体动力学模型中包含五种刚体结构，分别为钢球、星形套、钟形壳、保持架和驱动轴。

3.根据权利要求2所述的一种汽车球笼式万向节传递效率的分析方法，其特征在于，步骤2是在星形套外球面和保持架内球面、保持架外球面和钟形壳内球面、钢球和星形套滚道、钢球和钟形壳滚道以及钢球和保持架之间建立含有摩擦的接触对。

4.根据权利要求3所述的一种汽车球笼式万向节传递效率的分析方法，其特征在于，步骤2具体为在多体动力学分析软件ADAMS的Forces模块中，选择Solid to Solid来表示接触对的接触类型，接触对的摩擦力和法向接触力分别选择Coulomb函数和Impact函数来表征；Impact函数中的接触刚度(Stiffness)和力指数(Force exponent)通过赫兹理论来获得。

5.根据权利要求4所述的一种汽车球笼式万向节传递效率的分析方法，其特征在于，步骤3是通过ADAMS中的Connectors模块，在驱动轴的一端和星形套之间建立固定副约束；在驱动轴的另一端和大地(Ground)之间建立球副约束；在钟形壳尾端和大地(Ground)之间建立转动副约束；通过Forces中的Applied Forces模块，在钟形壳尾端和大地(Ground)之间的转动副上施加输入转速的大小和方向；在驱动轴的一端和大地(Ground)之间的转动副上施加负载转矩的大小和方向，施加约束和载荷后，开始仿真分析。

6.根据权利要求5所述的一种汽车球笼式万向节传递效率的分析方法，其特征在于，在工程实际中，万向节瞬时效率定义为瞬时输出功率P₂(t)与瞬时输入功率P₁(t)的百分比，因此，万向节瞬时传递效率公式为：

式中，T₁(t)和ω₁(t)分别表示球笼节输入轴的瞬时转矩和转速；T₂(t)和ω₂(t)分别为球笼节输出轴的瞬时转矩和转速；

由于球笼节为等速万向节，理论上ω₁(t)＝ω₂(t)，因此，由式(1)，可得：

瞬时传递效率随着时间在不断变化，为了衡量球笼节在一定工况下的传动性能，用瞬时传递效率在球笼节一个转动周期T内的平均值作为球笼节的传递效率，因此，得到传递效率为：

式中，T表示转动周期；

在实际工程中，常用传递效率的损失率来衡量球笼节传动性能，损失率表达式为：

在ADAMS/view/Results的Postprocessor模块中，Filter选项选择constraint，Object对象选择输入轴与ground之间的转动副，再选择转动副中ground上的标记MARKER点，在Characteristic上选择转矩选项Total_Torque_On_Point，在Component上选择转矩的方向，然后得到输入转矩随时间的变化曲线，取输入转矩一个转动周期内的平均值，获得输入轴端的平均转矩，基于式(4)、输入平均转矩和负载转矩，得到球笼节传递效率损失率。