[发明专利]一种汽车球笼式万向节传递效率的分析方法

说明书

本发明公开了一种汽车球笼式万向节传递效率的分析方法，包括以下步骤：步骤1、基于多体动力学分析软件ADAMS，建立球笼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、施加约束和载荷；步骤4、由多体动力学模型计算万向节传递效率；步骤5、建立代理模型；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，将灵敏度的分析结果作为汽车球笼节的设计和优化做指导。

技术领域

本发明涉及汽车驱动轴系统传递效率的计算和分析方法，具体涉及一种汽车球笼式万向 节传递效率的分析方法。

背景技术

随着现在社会环保意识的增强，降低汽车油耗和提高汽车传动效率成为了汽车研究的一 个重要方向。汽车的驱动轴系统是汽车传动系统中的一个重要组成部分，其传递效率影响着 汽车传动系统的传递效率。

在驱动轴系统的两端，通常包含两种等速万向节：球笼节和三销轴式等速万向节(简称 三销节)。由于三销节内部的摩擦主要为其球环和滚道的滑动摩擦，而球笼节内部的摩擦主要 为其保持架和星形套以及保持架和钟形壳之间的滑动摩擦，因此，球笼节内部的摩擦损失比 三销节的大，其传递效率远比三销节的低。提高球笼节的传递效率也因此成为了提高驱动轴 系统传递效率的首要任务。

基于球笼节(万向节)的运动分析，Yamamoto(T,Yamamoto,T.Matsuda,andN.Okano.Efficiency of Constant Velocity Universal Joints.SAE Technical PapersNo.930906,1993.)等推导了球笼节传递效率 的计算公式，并分析了传递效率损失的各组成部分。通过传递效率试验和钟形壳表面的温度 测试，Wakita等(A.Wakita andK.Sone.High Efficiency Compact Fixed Constant Velocity Universal Joints(EBJ).SAE Technical Papers No.1999-01-0748,1999.)对比分析了高效率球笼式万向节和球笼节的传 递效率和温升情况。Mondragon-Parra等(E.Mondragon-Parra andG.Ambrose.Influence of Grease in Mechanical Efficiency of Constant VelocityJoints.SAE Technical Papers No.2016-01-1132,2016)测试了在 不同工况下不同类型球笼节的传递效率，分析了滚道数、滚道形状、工作角度、负载转矩、 万向节转速和润滑脂等对球笼节传递效率的影响。为了更准确地测试万向节的传递效率，基 于热损失分析，Biermann等(J.W.Biermann.Measurement System for CV Joint Efficiency.SAETechnical Papers No.1999-01-0936,1999.)介绍了一种万向节传递效率的测试方法，测试了万向节在不同工 况下的传递效率。

综上所述，在研究球笼节的传递效率时，很多研究人员只是考虑了万向节类型、负载转 矩、转速、工作角度以及润滑脂对传递效率的影响，而没有考虑万向节内部接触参数对传递 效率的影响。球笼节内部的接触参数会影响各部件之间的接触力和接触应力等，从而影响万 向节的传递效率。此外，很多研究人员只是对各影响因素对传递效率的影响进行了定性分析， 但是定性分析不能确定各影响因素对传递效率的影响大小。在实际工程中，通常技术人员采 用球笼节的多体动力学模型来计算和分析球笼节的传递效率。然而，每分析一款球笼节的传 递效率，都需要建立该球笼节的多体动力学模型，而这个过程很耗费时间。因此，需要建立 一个更全面和高效的球笼节传递效率计算模型，并分析在各影响因素下传递效率的灵敏度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种汽车球笼节传递效率的更有效计算和分析方法， 给降低球笼节及驱动轴系统的传递效率提供指导。