基于程序載荷譜的變速器疲勞壽命分析與試驗研究.pdf

1、隨著國家“十三五計劃”的開啟，國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步入了快車道，同時汽車產(chǎn)業(yè)也得到了充足的發(fā)展。汽車變速器作為汽車總成中最重要的一部分，其安全性、可靠性、耐久性是各個汽車生產(chǎn)廠商、科研院所、高校科研團(tuán)隊的主要研究熱點。由于變速器工作環(huán)境的惡劣性，近幾年對變速器的疲勞壽命分析逐漸興起。
　　某公司因產(chǎn)品技術(shù)升級，將原材料為鑄鐵殼體的后驅(qū)手動5MT變速器改型為全鋁殼體，使得自身的壽命和結(jié)構(gòu)性能發(fā)生了很大的改變，因此在實車測試的過程中出現(xiàn)了振

2、動噪聲大、殼體裂紋等異?，F(xiàn)象。鑒于此情況，應(yīng)對變速器疲勞壽命進(jìn)行分析和評估，為后期優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)和建議。
　　本文以該公司的后驅(qū)手動5MT變速器作為研究對象，對其進(jìn)行疲勞壽命分析和評估。在詳細(xì)閱讀相關(guān)的國內(nèi)外文獻(xiàn)和著作的基礎(chǔ)上，確定疲勞分析的研究思路，采用適用于高周疲勞的名義應(yīng)力法為理論基礎(chǔ)，依據(jù)實測載荷譜完成對于被試變速器的疲勞仿真與試驗工作。
　　(1)利用Pro/E軟件建立變速器的三維模型和有限元模型，同時分別對齒輪

3、組、傳動軸、殼體及變速器總成作了自由模態(tài)分析，并且與模態(tài)試驗進(jìn)行對比驗證，結(jié)果證明誤差不超過10％，模型正確，可以作為后期分析的基礎(chǔ);
　　(2)對變速器載荷譜進(jìn)行實車采集，生成隨機(jī)載荷譜，利用雨流計數(shù)法完成對載荷譜數(shù)據(jù)的處理工作，獲取試驗使用的變速器程序載荷譜塊;
　　(3)基于對齒輪和傳動軸的受力分析和理論計算，將受力值作為加載載荷，對傳動軸和殼體進(jìn)行靜力學(xué)分析，找出了各處的應(yīng)力集中部位的最大應(yīng)力值和最大應(yīng)變值，分析結(jié)果

4、應(yīng)力值均小于材料的屈服極限，應(yīng)變值也屬于軸承的位移區(qū)域，因此若該處失效應(yīng)當(dāng)是由疲勞損傷所致;
　　(4)依據(jù)變速器靜力學(xué)結(jié)論對變速器各零部件及總成進(jìn)行疲勞分析和壽命估計，得到了輸入軸、中間軸、輸出軸、殼體及變速器總成的疲勞壽命云圖、安全系數(shù)圖及疲勞壽命敏感曲線圖，找出了最易出現(xiàn)疲勞失效的部位并進(jìn)行了變速器樣機(jī)疲勞耐久驗證試驗，試驗驗證與模擬計算結(jié)果一致，結(jié)果準(zhǔn)確，研究方法可行。文章結(jié)論對該公司變速器改型開發(fā)設(shè)計起到了一定的技術(shù)支持