[發明專利]一種變速器中間軸極限承載能力的預報方法

有效

• 申請號: 202010714474.8
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111898218B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 康一坡;李俊樓;曹正林;劉艷玲;張尤龍;閆博
• 申請（專利權）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任公司 22201
• 代理人: 崔斌

本發明屬于汽車技術領域，具體的說是一種變速器中間軸極限承載能力的預報方法。本發明通過定義零部件材料非線性和接觸非線性，將邊界條件定義在軸承外圈上，齒輪嚙合力加載到齒輪嚙合節點上，真實地再現中間軸受力狀態，獲得了高精度的中間軸齒輪嚙合節點轉角與中間軸傳遞扭矩關系曲線，在此基礎上，采用曲線斜率比準確預報中間軸斷裂極限承載扭矩，實現了中間軸極限承載扭矩仿真替代試驗，降低了產品開發成本，解決了現有獲得變速器中間軸的極限承載能力存在的問題。

技術領域

本發明屬于汽車技術領域，具體的說是一種變速器中間軸極限承載能力的預報方法。

背景技術

產品設計過程中，通常采用兩種技術手段獲得變速器中間軸的極限承載能力。一是試驗技術手段，其依賴于物理樣機，試驗周期長，相對產品開發滯后，不能完全滿足產品開發需要；極限承載能力試驗屬于破壞性試驗，試驗結束后樣件將做報廢處理，試驗成本高；且在多數情況下，中間軸極限承載扭矩高于變速器殼體極限承載扭矩，中間軸斷裂之前變速器殼體已發生斷裂，所以采用試驗手段直接獲得中間軸極限承載扭矩存在較大困難。二是仿真技術手段，其存在以下問題；①應力有多種形式，如米塞斯應力、最大主應力、最大剪切應力等；應力有多種狀態，如拉伸、彎曲、扭轉等；材料強度有多種類型，如抗拉強度，抗壓強度，抗彎強度等，具體采用哪種應力和哪種材料強度進行極限承載扭矩計算，工程師存在較大的主觀性，以致極限承載扭矩計算結果千差萬別，精度低，不能滿足產品開發需求。②安全系數評價一定程度上克服了應力評價缺點，其考慮應力形式、應力狀態和不同應力狀態對應的材料強度的影響，規避了工程師的主觀性，但實際應用中發現，計算的極限承載扭矩遠低于實際試驗值，較為保守，以致造成變速器中間軸強度后備系數大，質量重，成本高等問題，嚴重影響產品競爭力。

為此需要找到一種能夠精確預測變速器中間軸極限承載能力的方法，以滿足產品開發需求。

發明內容

本發明提供了一種變速器中間軸極限承載能力的預報方法，本發明通過定義零部件材料非線性和接觸非線性，將邊界條件定義在軸承外圈上，齒輪嚙合力加載到齒輪嚙合節點上，真實地再現中間軸受力狀態，獲得了高精度的中間軸齒輪嚙合節點轉角與中間軸傳遞扭矩關系曲線，在此基礎上，采用曲線斜率比準確預報中間軸斷裂極限承載扭矩，實現了中間軸極限承載扭矩仿真替代試驗，降低了產品開發成本，解決了現有獲得變速器中間軸的極限承載能力存在的上述問題。

本發明技術方案結合附圖說明如下：

一種變速器中間軸極限承載能力的預報方法，該預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、獲得齒輪嚙合節點總轉角θ與中間軸傳遞扭矩M的關系曲線；

步驟七、計算齒輪嚙合節點總轉角θ與中間軸傳遞扭矩M關系曲線中第1個點對應的斜率K以及其他點對應的斜率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x，重復執行步驟三、步驟五和步驟六，直至出現斜率比K'/K≤0.1時終止；

步驟八、以斜率比R＝K'/K為橫坐標，中間軸傳遞的扭矩M為縱坐標做二者關系曲線，曲線中R＝0.1對應的中間軸傳遞扭矩即為中間軸極限承載扭矩，當其不低于所要求的目標極限承載扭矩時，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，需要加強中間軸。

所述步驟一的具體方法如下：

分別對變速器中間軸總成所有部件進行網格劃分，然后通過定義相接觸部件之間為接觸關系將它們裝配在一起。