电动汽车传动系统高速斜齿轮动载荷谱研究

与传统燃油汽车相比,电动汽车传动系统构件时常运行在高频、强冲击、超长周次的动态载荷作用下,更易诱发变速器齿轮发生接触疲劳破坏。为了准确计算电动汽车高速斜齿轮实际工况下的动态载荷,获取其动态载荷谱,建立车用永磁同步电机的矢量控制模型,基于循环工况对模型进行仿真,得到驱动电机的动态转矩输出;以电机的动态转矩作为变速器驱动转矩,计算齿轮接触应力-时间历程,采用雨流计数法对应力-时间历程进行循环计数和统计分析,获取循环工况下电动汽车传动系统高速斜齿轮的疲劳载荷谱。研究结果为纯电动汽车传动系统疲劳寿命预测和可靠性分析奠定了基础。     

实际工作条件下人字齿轮变载荷疲劳性能分析方法

齿轮在实际工作中存在安装误差和轴变形,会造成齿轮偏载情况,影响齿轮的接触状态与齿轮疲劳性能;齿轮变载荷作用下,考虑安装误差和轴变形对疲劳性能的影响是人字齿设计中的难题之一。给出了一种实际工作条件下的人字齿轮变载荷下的疲劳性能分析方法:给出考虑安装误差和轴变形影响的有限元接触分析模型建模方法;基于有限元接触分析模型,计算出实际载荷工况下的人字齿轮偏载情况;基于加载接触分析得到了接触应力结果,根据载荷谱计算出接触强度的安全系数。实例计算表明,对实际使用的一对修形人字齿,左右齿面偏载最大达到10.75%。研究工作为高性能人字齿设计分析提供一种有用的参考方法。     

随机风载下齿轮副接触疲劳裂纹萌生寿命研究

对随机风场进行了模拟,得到了正常发电工况下主轴扭矩的时间历程;建立了齿轮副的三维有限元模型,计算了在静态载荷下齿轮副的应力应变。采用随机载荷雨流计数法对齿轮载荷进行雨流计数,并对结果进行了统计学分析,得到应力均值符合三参数威布尔分布。研究了服从三参数威布尔分布的分布参数对齿轮接触疲劳裂纹萌生寿命的影响。结果表明采用随机载荷相对于采用载荷均值齿轮的接触疲劳裂纹萌生寿命疲劳寿命下降,形状参数增大齿轮接触疲劳裂纹萌生寿命增大,尺度参数和位置参数增大齿轮的接触疲劳裂纹萌生寿命减小。     

纯电动汽车二挡变速箱齿轮接触疲劳寿命研究

针对纯电动汽车变速箱尚没有确定的疲劳载荷谱,难以得到较为准确的变速箱齿轮疲劳寿命值的问题,基于瞬时道路工况UDDS工况,以整车参数作为输入,采用仿真建模方法,提出一种纯电动汽车二挡变速箱齿轮接触应力-时间的获取方法。通过对齿轮接触应力过程的分析提出一种新的应力计数方法,并对接触应力进行计数得到疲劳载荷谱。最终运用名义应力法及疲劳累积损伤理论对纯电动汽车二挡变速箱齿轮接触疲劳寿命进行了预测。结果表明,该寿命值满足纯电动汽车变速箱寿命设计值。     

车下设备承载结构疲劳试验载荷谱编制方法*

提出多载荷时间历程的外推方法,给出车下设备承载结构疲劳试验载荷谱编制方法。基于载荷时间历程的雨流计数矩阵,利用二维核密度估计方法(Kernel density estimation, KDE),提出在多载荷时间历程输入条件下的外推方法;应用平均应力修正公式、累积损伤理论和等效损伤准则,根据外推载荷数据,给出疲劳试验程序谱的编制方法;结合动车组车下设备线路测试数据对外推方法进行验证,编制了车下设备承载结构疲劳试验程序谱,并分别使用疲劳试验程序谱和振动测试数据对承载结构进行疲劳强度计算。数据外推结果表明：多载荷时间历程外推方法计算的损伤与实际载荷损伤误差为3.6%,大的扩展倍数下KDE可以给出低周、大幅值载荷;疲劳强度计算结果表明：由于KDE外推产生了大幅值载荷,疲劳试验程序谱计算的损伤比振动测试数据计算的损伤增加了43.8%,所以,在进行疲劳试验载荷谱编制时,需要计算可能出现的大幅值载荷。此研究为其他结构程序载荷谱的编制提供借鉴案例。     

起重机减速器疲劳强度计算方法分析

分析了起重机减速器变载荷工况下等效载荷的计算方法,推导出齿轮疲劳强度计算和轴承疲劳寿命计算时不同的使用系数计算公式,并根据寿命系数重新计算了用于齿轮疲劳强度计算时的指数值。指出了齿轮和轴承疲劳计算时载荷谱系数的不同之处。计算方法对起重机减速器设计计算具有指导性意义。     

一种考虑载荷周期分解疲劳寿命计算的结构拓扑优化方法

目前结构拓扑优化计算中较少考虑疲劳寿命计算,结合双向单元生长进化拓扑优化算法,给出了一种在优化迭代计算中考虑疲劳寿命计算的结构拓扑优化方法.首先,对连续时域载荷谱进行疲劳计数和周期分解得到不同载荷范围的单元基础载荷周期,将最危险的单元载荷周期作为计算载荷经有限元分析得到应力幅值以及平均应力;其次,根据Morrow修正和...     

某兆瓦级风电齿轮疲劳寿命分析及可靠度计算

针对当前兆瓦级风电齿轮增速箱在风电机组中损坏率较高的问题,提出了一种新的、有效的风电齿轮可靠度计算方法。以某2.0MW风电齿轮箱中的太阳轮为研究对象,运用有限元分析软件分析其接触疲劳寿命,根据受到随机变幅接触疲劳载荷作用时循环次数对可靠度的影响,建立齿轮疲劳累积损伤计算模型,结合等效正态分布法求得其可靠度。此方法考虑了疲劳累积的影响,得到的结果相对于传统方法更符合实际变载荷工况,为风电齿轮传动系统的可靠性优化设计提供了理论依据,具有工程应用价值。     

基于有限元法的正交面齿轮疲劳特性探究

基于齿轮几何学原理,利用刀具的齿廓方程,推导了与之共轭的正交面齿轮的齿面和齿根方程,编写Matlab程序生成了正交面齿轮齿面和齿根点云,在Imagewear和UG中生成了面齿轮传动的实体和装配模型。对正交面齿轮传动真实载荷谱15种工况的载荷历程进行雨流计数,得到载荷循环数、均值与幅值的关系,在此基础上,在FE-SAFE中采用Brown-Miller算法对正交面齿轮传动进行了疲劳寿命分析,研究了表面粗糙度和载荷对面齿轮疲劳寿命的影响规律。结果表明,面齿轮在啮合齿顶处寿命最低;面齿轮寿命随表面粗糙度和载荷的增加而减小,疲劳寿命对载荷较敏感。     

随机载荷下渐开线直齿轮齿根弯曲应力计算方法研究

分析了传统齿根弯曲应力计算方法应用于齿根弯曲应力谱编制时的局限性。从动载荷的计算、啮合点的弯矩、压力角和齿间载荷分布等方面,对传统方法进行了改进,建立一种在随机载荷下齿根弯曲应力计算方法。研究结果表明,此计算方法精度较高,并能得到单齿在传动过程中齿根弯曲应力的变化历程,便于准确统计弯曲应力的幅值、均值的循环频次,为精确编制齿轮弯曲应力谱及齿轮弯曲疲劳寿命预测提供了一种有效的齿根弯曲应力的计算方法。     

疲劳分析中变幅载荷的循环计数方法

将压力容器承受的实际变幅载荷历史分解为恒幅块载荷谱的方法称为循环计数方法。介绍了ASME规范推荐的雨流计数法、最大-最小计数法和欧盟标准的蓄水池法。     

高齿弧齿锥齿轮的承载啮合仿真和动态性能试验

研究了高齿弧齿锥齿轮和普通弧齿锥齿轮的加载接触过程，对比了二者在载荷作用下的齿面载荷分布、齿面加载接触印痕和承载传动误差，计算了齿根弯曲应力。在台架试验台上测定了高齿弧齿锥齿轮和普通弧齿锥齿轮的噪声和振动量，实验证明高齿弧齿锥齿轮齿面载荷分布合理，弯曲应力较小，具有较低的噪声和较好的动态特性。     

用户关联的驱动桥试验场耐久性试验规范研究

为实现驱动桥用户与试验场耐久性之间的关联,提出了基于用户和试验场道路实测数据制定试验场耐久性试验规范的方法。以采集的用户扭矩载荷为基础,结合挡位和转速等信号,基于旋转雨流计数和非参数核密度估计方法,预测了用户在不同挡位下驱动桥Total（包含轴载荷和齿载荷）载荷分布模型。关联试验场各个特征工况的系数损伤矩阵,建立了“用户试验场”多目标优化模型。运用带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）,以试验场实际使用情况为依据设置约束条件,求解了多目标优化模型并选取出了最优解。从载荷相对损伤和载荷分布角度,验证了优化模型解的有效性。研究结果表明：所制定的试验场试验规范其总里程约为46 133.3 km等效于用户实际行驶200 000 km,路面强化系数为4.34。本研究为更加有效地制定驱动桥试验场耐久性试验规范、合理评价整车及其零部件耐久性与可靠性提供了参考及依据。     

高速铁路接触网吊弦动应力数值模拟及其疲劳荷载特征分析

建立高速铁路弓网系统的有限元模型并进行动态仿真计算,分析了受电弓以300 km/h速度通过时,选定跨段各吊弦的力时程曲线的特点;对双弓250 km/h、300 km/h工况下的静态力和最大吊弦力进行分析,得到了双弓300 km/h工况下吊弦振动时的最大吊弦力最大可达双弓250 km/h工况下的2倍的结论。用雨流计数法对吊弦的应力时程进行统计计数,得到了包含各吊弦的各级应力幅值、应力均值和应力循环次数的应力统计谱。用Goodman直线对雨流计数得到的应力统计谱进行零均值应力转换,从而获得用于试验加载和寿命预测的疲劳载荷谱。研究结果表明：在同一车速下,安装位置越靠近跨段中点,吊弦越容易发生疲劳断裂;对跨中吊弦而言,沿行车方向先经过的吊弦对车速更为敏感,且车速高于300 km/h时发生疲劳断裂的概率更高。     

高齿准双曲面齿轮的轮齿加载接触分析

给出了准双曲面齿轮齿加载接触分析的数学模型和加载接触分析的求解方法，计算了高齿准双曲面齿轮和普通齿准双曲面齿轮副的加载接触过程，对比了两种齿轮在不同工况和安装误差条件下的齿面印痕、齿面载荷分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载载体分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载荷分布和齿间载荷的分配合理，接触印痕受安装误差的影响较小，具有较高的强度和较好的动态特性。     

水平轴风电机组轮毂疲劳损伤计算方法

结合有限单元法和雨流计数法,利用名义应力法开发了一种用于水平轴风电机组轮毂疲劳损伤计算的方法.以某2.0MW水平轴风电机组轮毂为算例,分析了轮毂疲劳载荷产生的原因,在计算风电机组轮毂时序疲劳载荷的基础上,通过使用有限元分析选取轮毂疲劳热点,对轮毂疲劳应力进行雨流计数统计,结合轮毂结构S-N曲线计算了轮毂在20年运行寿命...     

TRANSFER-FUNCTION APPROXIMATIONS OF THE RAINFLOW FILTER

The rainflow filter is a non-linear filter which can be used to eliminate small-amplitude oscillations in a signal. In this paper, two approaches for investigation of the filter by means of an approximating transfer function are presented. The estimates are obtained from rainflow-filtered spectral simulations. One method is based on clipped Gaussian processes, the other uses a spline interpolation in the filtered time series. Examples are given for processes with different types of spectral densities. A certain reduction of small-amplitude cycles is obtained by use of the transfer function, but the threshold effect, characteristic for the rainflow filter, is missed.     

机车车辆动应力测试数据分析系统的研究

针对机车车辆动应力测试数据处理的特点,开发了机车车辆动应力测试数据分析系统.在软件工程方法基础上,研究了该系统的架构模式,针对大数据量的快速稳定的雨流计数算法,提出了程序实现的合理方法.软件还具备友好、开放、可移植的用户接口,具有推广应用价值.     

基于LABVIEW的雨流计数算法研究

提出一种雨流计数的实用算法,通过分解半循环配对组合来有效提取全循环,由此不改变时间历程信号对数据的损伤值影响小;运用Labview软件平台实现计数功能,其特点是开发周期短与同平台的测试软件兼容性好。