[發(fā)明專利]一種變速器中間軸極限承載能力的預(yù)報方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010714474.8 | 申請日： | 2020-07-22 |
| 公開（公告）號： | CN111898218B | 公開（公告）日： | 2022-06-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 康一坡;李俊樓;曹正林;劉艷玲;張尤龍;閆博 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國第一汽車股份有限公司 |
| 主分類號： | G06F30/17 | 分類號： | G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14 |
| 代理公司： | 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201 | 代理人： | 崔斌 |
| 地址： | 130011 吉林省長春*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 變速器 中間 極限 承載 能力 預(yù)報 方法 | ||
1.一種變速器中間軸極限承載能力的預(yù)報方法，其特征在于，該預(yù)報方法包括以下步驟：
步驟一、建立變速器中間軸裝配有限元模型；
步驟二、定義有限元模型材料屬性；
步驟三、施加有限元模型載荷；
步驟四、施加有限元模型邊界條件；
步驟五、進(jìn)行變速器中間軸裝配有限元模型的計算分析；
步驟六、獲得齒輪嚙合節(jié)點總轉(zhuǎn)角θ與中間軸傳遞扭矩M的關(guān)系曲線；
步驟七、計算齒輪嚙合節(jié)點總轉(zhuǎn)角θ與中間軸傳遞扭矩M關(guān)系曲線中第1個點對應(yīng)的斜率K以及其他點對應(yīng)的斜率K'，如果斜率K'/K0.1，則將中間軸傳遞扭矩M乘以一個大于1的倍數(shù)x，重復(fù)執(zhí)行步驟三、步驟五和步驟六，直至出現(xiàn)斜率比K'/K≤0.1時終止；
步驟八、以斜率比R＝K'/K為橫坐標(biāo)，中間軸傳遞的扭矩M為縱坐標(biāo)做二者關(guān)系曲線，曲線中R＝0.1對應(yīng)的中間軸傳遞扭矩即為中間軸極限承載扭矩，當(dāng)其不低于所要求的目標(biāo)極限承載扭矩時，表明變速器中間軸極限承載能力滿足要求，否則不滿足要求，需要加強(qiáng)中間軸；
所述步驟二的具體方法如下：
定義各零部件有限元模型材料的彈性模量E、泊松比μ、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，其中只定義中間軸、一級從動齒輪、二級主動齒輪材料的真實應(yīng)力σ和塑性應(yīng)變εpl關(guān)系；所述應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為真實應(yīng)力σ和塑性應(yīng)變εpl的關(guān)系，其根據(jù)公式(1)至公式(4)將零部件材料的名義應(yīng)力、名義應(yīng)變轉(zhuǎn)化為真實應(yīng)力σ和塑性應(yīng)變εpl，并賦給相應(yīng)的零部件有限元模型，具體如下：
σ＝σnom(1+εnom) (1)
ε＝ln(1+εnom) (2)
εpl＝ε-εel (3)
式中，σ為真實應(yīng)力，ε為真實應(yīng)變，σnom為名義應(yīng)力，εnom為名義應(yīng)變，εpl為塑性應(yīng)變，εel為彈性應(yīng)變，E為彈性模量；
當(dāng)材料真實應(yīng)力σ等于材料屈服強(qiáng)度極限時，塑性應(yīng)變εpl不為0；當(dāng)材料塑性應(yīng)變εpl小于1×10-5時，將相應(yīng)的真實應(yīng)力σ直接取為0；當(dāng)塑性應(yīng)變εpl超出材料延伸率時，真實應(yīng)力σ恒等于材料延伸率對應(yīng)的真實應(yīng)力；
所述步驟三的具體方法如下：
有限元模型載荷包括兩類，一是齒輪嚙合力，其根據(jù)中間軸傳遞的扭矩M、齒輪嚙合參數(shù)和齒輪載荷計算公式即公式(5)得到，然后施加到一級從動齒輪和二級主動齒輪上，各齒輪嚙合力可分解為圓周力、徑向力和軸向力；公式(5)如下：
式中，F(xiàn)t為齒輪的圓周力，F(xiàn)r為齒輪的徑向力、Fa為齒輪的軸向力，M為齒輪傳遞的扭矩，d為齒輪節(jié)圓直徑，αn為齒輪法向壓力角，β為齒輪節(jié)圓處螺旋角；
二是螺栓預(yù)緊力，其由螺栓預(yù)緊力與螺栓擰緊力矩之間的關(guān)系式即公式(6)得到，然后施加到螺栓上；齒輪圓周力Ft、徑向力Fr和軸向力Fa借助RBE3單元施加到齒輪嚙合節(jié)點上，RBE3單元的從點選擇齒輪嚙合節(jié)點，RBE3單元的主點選擇齒輪嚙合節(jié)點附近至少2個齒的齒面單元節(jié)點，齒輪嚙合節(jié)點位置由與該齒輪嚙合的齒輪位置確定；公式(6)如下：
式中，F(xiàn)為螺栓預(yù)緊力，T為螺栓擰緊力矩，k為螺栓擰緊力矩系數(shù)，D為螺栓直徑；
當(dāng)螺栓為空心螺栓時，螺栓直徑D按公式(7)計算；公式(7)如下：
式中，Deq為螺栓等效直徑，S1為螺栓桿部外徑圍成的截面積，S2為螺栓桿部空心圍成的截面積；
所述步驟四的具體方法如下：
固定軸承外圈，以模擬變速器殼體對軸承的支撐作用，軸承外圈需借助RBE3單元固定，RBE3單元的主點選擇外圈表面單元節(jié)點，從點選擇軸承中心，RBE3單元從點繞中間軸軸向旋轉(zhuǎn)的自由度不約束，其他自由度全部約束。
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