服从正态分布随机载荷作用下齿轮弯曲疲劳试验研究

根据齿轮传动过程中普遍承受的高斯分布载荷谱,编制了试验用随机变幅疲劳载荷谱,在MTS电液伺服疲劳试验机上利用成组试验方法完成了该随机载荷作用下全寿命齿轮弯曲疲劳试验,得到了特定变差系数高斯分布载荷谱下齿轮弯曲强度的R-S-N曲线。试验结果证明,随机变幅疲劳试验得出的轮齿疲劳寿命低于由疲劳载荷上限值取为载荷谱均值的恒载荷疲劳试验得出的疲劳寿命,因此,如果采用后者的试验结果去估算实际服役中的齿轮的弯曲疲劳寿命是非常危险的。对随机载荷下的齿轮设计的疲劳极限的理论值进行了预测,并与试验结果进行了比较。结果表明,理论分析结果与试验结果基本相符。     

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。     

军用车辆传动系零件载荷谱的建立

研究建立军用车辆传动系的全寿命设计谱和试验载荷谱。采用雨流法对实车测得的载荷时间历程进行二维统计处理，建立并检验载荷幅值与均值的二维分布函数，结合军用车辆传动系零部件的载荷特点，对车辆多工况全寿命载荷谱进行合成，得到可供军用车辆传动系零部件疲劳设计和试验用的设计谱与试验谱。     

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。     

18CrNiMo7-6和20CrMnTi材料齿根弯曲疲劳寿命对比

对比了齿轮钢材料18CrNiMo7-6与20CrMnTi的齿根弯曲疲劳寿命。基于这两种材料的疲劳特性,采用SolidWorks中的GearTrax插件建立齿轮模型,并通过Workbench对齿轮的轮齿进行静力学分析;将静力学分析结果导入疲劳分析软件FE-SAFE中,结合载荷谱信息对两种材料齿轮进行疲劳寿命计算,得到齿轮的寿命云图并进行了仿真分析比较;通过试验验证了该仿真方法的可行性。结果表明,在相同的载荷条件下,18CrNiMo7-6齿轮的疲劳寿命大于20CrMnTi齿轮的疲劳寿命,与试验结果较为接近。该分析结果对工程实践具有一定的指导作用。     

冲击载荷作用下齿轮传动系统动力学仿真分析

冲击载荷常常是引起齿轮传动系统寿命缩短的主要原因。通过Pro/E软件对可控软启动齿轮箱传动部分建立虚拟样机三维传动模型,利用ADAMS对齿轮传动系统在冲击载荷作用下开展动力学仿真。求解齿轮传动系统各级传动角速度、啮合力及其频谱曲线,对比有无冲击载荷作用下各级齿轮啮合力及其频域特性的变化情况,得到冲击载荷使得齿轮啮合频率处振动能量明显增大。仿真结果与理论分析结果接近,可为后续考虑冲击载荷作用的齿轮疲劳寿命估算提供数据支持。     

基于二维载荷谱的疲劳寿命估算

在随机疲劳载荷作用下．应用雨流计数法建立二维疲劳载荷谱,将随机载荷-时间历程处理成以载荷幅值和均值为变量的二维联合概率密度函数：通过建立等幅疲劳中值Su-Sm-N曲面,应用Miner线性疲劳累积损伤理论,提出了基于二维载荷谱的疲劳寿命估算方法？最后,给出了一个具体应用实例,计算结果表明,应用二维疲劳载荷谱进行疲劳寿命计算较一维载荷谱更为合理,具有较好的工程应用价值。     

奔驰桥轮边减速器齿轮疲劳寿命预测

采用计算机辅助工程(CAE)技术来估计奔驰桥轮边减速器齿轮的疲劳寿命。首先运用UG对其行星轮、太阳轮、行星架进行建模并装配;其次在ADAMS中将Hertz接触理论嵌入仿真模型,在齿轮之间施加接触力,实现齿轮啮合的动态实时仿真,并得到其载荷谱;接着将实体简化模型导入MSC.Patran/nastran中进行有限元分析,获得模型的应力应变分布;最后,将载荷谱和应力应变分布导入MSC.Fatigue进行疲劳寿命计算。通过疲劳分析得到轮边减速器齿轮疲劳寿命的分布情况和最危险点的寿命值,该方法和结论对设计汽车的轮边减速器具有指导作用。     

某直升机减速器动力学仿真与损伤力学疲劳寿命分析

以某型直升机主减速器为分析对象,使用UG建立模型,在Adams中对啮合齿轮采用3D接触,并对该模型进行动力学仿真。完成仿真后,获取内部各级传动齿轮的运动参数变化曲线。将啮合力变化曲线提取出来作为载荷谱,并结合材料的S-N曲线,使用损伤力学的理论,在Ansys中对该减速器中第二级直齿轮主动轮进行疲劳寿命分析。     

冲击载荷作用下齿根过渡圆角半径对轮齿疲劳寿命的影响

在某减速机同步器失效后发生打齿的情况下。以斜齿轮为研究对象,对其进行静力学强度分析,找出轮齿应力集中区域及最危险部位。发现通过增大齿根过渡圆角半径可降低轮齿所受应力。随后结合齿轮实际工况,利用ANSYS/LS-DYNA模拟了真实情况下轮齿间的冲击碰撞,得到了冲击载荷谱。将静力学分析结果与仿真得到载荷谱同时导入疲劳分析软件ANSYS/FE-SAFE中对斜齿轮进行了轮齿疲劳寿命分析,可知齿根过渡圆角半径的增大可使轮齿寿命显著提高,为斜齿轮结构优化设计和齿轮工况研究提供了理论依据。对于冲击载荷作用下的轮齿疲劳寿命预测也提供了一种新方法。     

重载RV减速器的摆线针轮疲劳寿命预测

以某型重载RV减速器中的摆线针轮为研究对象,利用有限元分析软件建立轮齿接触等效模型,得到了摆线轮齿面的接触应力分布并分析了其最大接触应力区,基于刚柔耦合动力学建模,得到了最大接触应力区的应力-时间历程。采用疲劳累计损伤理论,基于疲劳寿命专用仿真软件,以有限元结果和载荷谱为输入,分析了摆线针轮在相应外部循环载荷作用下的最终寿命,研究结果表明：摆线轮最大应力部位和危险部位在分度圆附近且靠近端面,最大应力为817 MPa,疲劳寿命为106.673次,等效寿命为5 233 h,为摆线轮的抗疲劳优化设计提供了参考价值。     

货车传动系统扭转疲劳载荷仿真

针对货车非线性悬架系统，提出了一种确定货车传动系统扭转疲劳载荷的模拟方法。建立了4自由度双轴货车振动模型，以标准路面功率谱反推算法得到路面不平度为随机输入，用MATLAB／Simulink仿真计算得到车轮上的垂直随机动载荷，并将其转化为驱动轮上的扭转载荷。计算载荷可以用来编制货车传动系统扭转疲劳试验载荷谱、估计零部件的疲劳寿命。     

汽车底盘耐久性载荷加速编辑策略

载荷谱编辑方法和损伤保留比例共同影响载荷编辑质量。以试验场实测转向节应变数据为参照,应用损伤保留编辑法和小波变换编辑法,获取不同损伤保留比例的轮心6分力信号加速谱。从压缩效率、功率谱密度、穿级计数、雨流计数和统计参数方面分析编辑方法和编辑参数对加速谱质量的影响。通过疲劳仿真对比不同编辑方案对零件疲劳分析精度和分析效率的影响。结果表明,损伤保留比例设定不低于90%是保证载荷谱编辑质量的前提。损伤保留编辑法和小波变换编辑法的疲劳分析精度接近,但损伤保留编辑法的加速效果更佳。采用损伤保留编辑法保留原始载荷95%损伤量为最佳编辑方案,加速谱的时间压缩近50%,疲劳寿命仿真误差控制在5%以内且仿真效率提高215%,为提高耐久性载荷的编辑质量提供参考。     

估算谱载荷下疲劳寿命的累积破坏率法

提出一种新的估算谱载下疲劳寿命的方法,累积破坏率法。该广阔城对等幅度寿命统计分析的基础上,推导出任意应下下对数疲劳寿命的概率密度函数,从而利用累积破坏概率估算谱载下构件的疲劳寿命。本文利用１６Ｍｎ与车轮铸钢对该方法进行了验证,结果表明累积破坏概率法能较为准确地进行变幅疲劳寿命的可靠必骨较好的工程应用价值。     

汽车变速器疲劳寿命的研究与发展综述

为了进一步推进汽车变速器疲劳寿命研究的发展,根据汽车变速器疲劳寿命研究方法的特点和应用状况,分别从变速器的载荷、变速器的疲劳试验和变速器的寿命预测3个方面对变速器寿命的研究进行了综述,为以后的研究提供参考。针对变速器载荷谱的编制,分析总结了现有的变速器载荷谱编制方法,其结果表明:程序载荷谱的编制是变速器载荷谱编制最准确有效的方法,但是现有的程序载荷谱并不能满足所有变速器寿命预测的要求;对于不同载荷谱作用下的疲劳试验,分析了每种试验的加载和试验结果,其结果表明:基于程序谱加载的疲劳试验能很好地模拟变速器的实际工作过程,试验结果最为准确;通过分析对比变速器寿命预测的几种常用的方法,其结果表明:概率疲劳寿命预测可以为变速器的研发和维修提供更全面的数据,是未来研究的重点。最后针对变速器载荷谱编制、虚拟试验和变速器疲劳数值仿真等,提出了其可能的研究热点和方向。     

汽车零部件疲劳分析载荷谱加速编辑法研究

以某试验场实车采集的轮心六分力信号和关键点监测信号为基础数据，分别采用伪损伤保留法、损伤保留法和峰谷值抽取法对实测信号加速编辑；从时间压缩比例、功率谱密度、统计参数、穿级计数和雨流计数等5个方面对加速谱进行了讨论分析；从疲劳仿真角度进一步探讨了不同加速编辑法分析零部件疲劳问题求解结果精度的差别，并对加速谱效率进行了评估。研究结果表明，3种加速编辑法分析得出的转向节疲劳寿命的相对误差差距较小，均在3.72%以内，但疲劳仿真效率较原始载荷谱有大幅提高。综合考虑多方面分析角度，损伤保留法可准确删除原始信号中的无损伤段，获取时间最短加速谱的同时功率谱密度吻合程度最好，分析零部件疲劳问题效率及分析结果的精度最高，损伤保留法相对伪损伤保留法和峰谷值抽取法更具优势。     

二维随机载荷作用下汽车螺旋弹簧疲劳损伤研究

提出了二维随机载荷谱外推的三种方法;对幅值服从形状参数α=1、位置参数ε=0的威布尔分布和均值服从正态分布的二维随机载荷的当量载荷的概率密度函数进行了推导,给出了概率密度函数的数学模型。以一款城市SUV为研究对象,采集试验场强化路面的载荷谱数据,提出了采用样本截断方法进行随机载荷谱参数估计的方法。参数检验结果表明,在中高载荷段,采用该方法可以很好地实现对所采集的载荷谱数据的拟合。采用载荷谱分级法对所采集的二维随机载荷进行外推,基于外推的载荷谱对疲劳损伤进行计算分析,研究了不同的载荷分级方法对疲劳损伤计算结果的影响。研究结果表明,当载荷谱幅值分级小于20级时,损伤计算会有较大误差,出现偏小的结果,载荷均值的分级影响相对要小于幅值的分级影响。     

汽车铝合金轮毂抗疲劳设计研究

以14×6JJ铝合金汽车轮毂为研究对象,在载荷谱分析的基础上,运用具有较高寿命估算精度和安全性的累积损伤理论—修正Miner法则,进行轮毂变幅载荷下的疲劳强度评价和寿命估算。运用可靠度理论,对预测得到的轮毂寿命进行可靠度计算。结果表明,修正Miner法则对于预测汽车轮毂的疲劳寿命具有较高的可靠性。     

Assessment of fatigue life of remanufactured impeller based on FEA

Predicting the fatigue life of remanufactured centrifugal compressor impellers is a critical problem. In this paper, the S-N curve data were obtained by combining experimentation and theory deduction. The load spectrum was compiled by the rain-flow counting method based on the comprehensive consideration of the centrifugal force, residual stress, and aerodynamic loads in the repair region. A fatigue life simulation model was built, and fatigue life was analyzed based on the fatigue cumulative damage rule. Although incapable of providing a high-precision prediction, the simulation results were useful for the analysis of fatigue life impact factors and fatigue fracture areas. Results showed that the load amplitude greatly affected fatigue life, the impeller was protected from running at over-speed, and the predicted fatigue life was satisfied within the next service cycle safely at the rated speed.