装载机,特别是轮式装载机的特点:机动性好、作业速度快、效率高、操纵轻便等,上述特点使得它既能用于矿山、建筑等推土铲土,又能给很多固定设施、货车和火车等载运工具装料、卸料,而且还能自装、自运,被广泛应用于很多行业,是现代社会必备的工程工具之一。限滑差速器的使用能使装载机左右驱动轮之间驱动力得到了很好的匹配,它能够大幅度提高了装载机的动力性和通过性。限滑差速器是对普通差速器的改进,它就是在普通差速器基础上附加限滑装置来限制差速器滑差的,进而克服了普通差速器“差速不差扭”特性所带来的缺陷,它可以使大部分甚至全部的扭矩传给另一侧不滑转的驱动轮,从而充分利用这一侧的驱动轮的附着力产生足够大的牵引力,使得车辆在不同附着系数路面上的通过性和动力性大大得到提高。虽然限滑差速器的形式多样,但是根据限滑转矩产生的原理可将其分为三大类:1、转矩感应限滑差速器(torque sensitive limited slip differential),它产生的限滑转矩与差速器的输入端输入转矩呈线性函数增加关系。该类限滑差速器有两种典型的产品:摩擦片式限滑差速器,又叫离合器式(clutch type LSD)和齿轮传递转矩感应限滑差速器(Geared torque sensitive LSD)。2、转速感应式限滑差速器(speed sensitive limited slip differential),对于转速感应限滑差速器,它的限滑转矩与差速器两端的输出转速有关,两输出端的转速差越大,限滑转矩的值也就越大,也就是说其限滑转矩与转速感应限滑差速器的两输出端的转速差呈线性函数增加关系。典型的产品也有两种:粘性耦合限滑差速器(viscous type LSD)和转子泵限滑差速器(gerotor pump LSD)。3、主动限滑差速器(active limited slip differential)体现了机电一体化的应用,它是在转矩感应限滑差速器或转速感应限滑差速器上增设了电控设施,使其能够根据车辆的实际运动情况和地面附着系数主动控制限滑差速器的限滑性能,以达到最优的驱动牵引性能匹配。本文分析了本文所研究的摩擦片式限滑差速器的结构特征和主要零部件的特点及摩擦片式限滑差速器的工作原理,阐述了基于CATIA的轮式装载机驱动桥限滑差速器三维模型的建立,着重阐述了直齿锥齿轮的建模方法,利用CATIA的函数功能可以参数化生成齿轮的渐开线齿形,方便模型的建立,最后完成模型的建立。本文基于三维建模软件CATIA建立了摩擦片式限滑差速器的三维模型,应用CATIA与ADAMS的接口软件Simdesigner将建立的三维模型导入ADAMS中去。本文介绍了ADAMS软件和虚拟样机技术以及CATIA与ADAMS之间的数据转换方式,并将CATIA装配模型导入ADAMS中,添加约束和系统仿真所需载荷。讨论了齿轮接触碰撞参数的选取,最后完成装载机驱动桥限滑差速器虚拟样机模型的建立。对限滑差速器在压实土路面、沥青路面直线行驶和在压实土路面、泥泞路面、结冰路面、沥青路面转向行驶总共六种工况进行了仿真与分析。通过仿真分析验证了虚拟样机模型运动特性的正确性,并得到了与限滑差速器性能紧密关联的输入输出转矩和摩擦转矩,为限滑差速器工作性能的分析提供了实验数据依据。根据计算得到限滑差速器的偏置比和锁紧系数的理论工作范围,又根据仿真分析得到的数据计算出限滑差速器的一系列偏置比和锁紧系数(限滑差速器的实际偏置比和锁紧系数),把理论数据与实际数据进行比较,据此限滑差速器的工作性能做出了评价。摩擦片式限滑差速器的实际偏置比约为1.83,锁紧系数约为0.294,能够满足装载机传动性能的要求。并且本文还从传动理论的角度分析了影响限滑差速器工作性能的参数,明确了这些参数是怎么影响限滑差速器的工作性能的,对于今后此类限滑差速器的研究与改进提供理论与实际经验,具有指导意义。得到的结论如下:摩擦片式限滑差速器的工作性能(体现为偏置比、锁紧系数大小)仅受其结构特征的影响,一旦摩擦片式限滑差速器的结构尺寸确定,其锁紧系数也就确定了,偏置比也就确定了,限滑差速器的工作性能也就确定了。锁紧系数与摩擦片的工作面数、摩擦片的摩擦系数、主动摩擦片的当量工作半径、激励壳的V型槽的角度成正比,与激励壳的当量工作半径成反比。如果要想改变所研究摩擦片式差速器的工作性能(偏置比),应该从摩擦片的工作面数、摩擦片的摩擦系数、主动摩擦片的当量工作半径、激励壳的V型槽的角度及激励壳的当量工作半径等方面入手。如下所述:1、摩擦片的工作面数对偏置比的影响在该结构特征的限滑差速器中,摩擦片的工作面数是由主动、从动摩擦片的数量来决定,摩擦片数增加,摩擦片的工作面数增加,摩擦转矩增加,偏置比增大,片数增加又影响摩擦片间压力的传递,增加差速器结构的长度尺寸,摩擦片数应与摩擦转矩综合考虑并进行权衡。2、摩擦片的摩擦系数对偏置比的影响摩擦片的摩擦系数反映的是摩擦片间的工作状态,是主动、从动摩擦片间动、静摩擦综合作用的体现,摩擦片表面材质工作特征、表面工作温度等均影响摩擦系数的工作特征。摩擦系数大,摩擦转矩大,偏置比大。摩擦系数是影响偏置比的关键参数。稳定且高效的摩擦片表面摩擦特征是差速器可靠工作的需要。3、主动摩擦片的当量工作半径对偏置比的影响摩擦片的当量工作半径是摩擦片间摩擦转矩的等效半径,摩擦片的当量工作半径大,摩擦转矩大,偏置比大。摩擦片的当量工作半径受限于差速器中大锥齿轮及激励壳间安装空间的限制,差速器的总体尺寸、传递转矩等均影响摩擦片当量工作半径的值。本文最后还通过ANSYS对限滑差速器的十字轴和从动片进行了强度分析,研究了十字轴和从动片受力情况,研究了从动片凸耳倒角对其应力分布的影响。