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。     

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。     

基于多重分形谱和灰色模型GM(1,1)的齿轮接触疲劳寿命预测

开展齿轮接触疲劳寿命预测对齿轮传动系统维护和使用具有重要意义。基于渐开线直齿轮接触疲劳台架运转试验采集的振动信号,应用多重分形去趋势分析对振动信号进行了分析,得到了多重分形谱,并构建了多重分形谱宽度指标用来表征齿轮接触疲劳退化;在此基础上,应用灰色模型GM(1,1),建立了齿轮接触疲劳寿命预测模型;结合试验数据对寿命预测结果进行了验证。结果表明,提出的寿命预测方法具有较高的预测精度,预测结果可作为齿轮寿命估计的参考。     

随机风作用下风力发电机齿轮传动系统动载荷计算及统计分析

针对风力发电机齿轮传动系统在随机风作用下失效率高的问题,在模拟真实风速的基础上,建立考虑外部随机风载及内部齿轮时变啮合刚度、轴承时变刚度及综合传递误差等激励因素的风力发电机齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型,通过对动力学模型进行仿真计算,得到各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力。结合有限单元法和赫兹接触理论,得到关键零部件的应力时间历程,采用雨流计数法对应力时间历程进行统计分析,得到传动系统各关键零部件承受载荷的应力谱及概率分布函数。研究结果为风力发电机齿轮传动系统的动态可靠性分析和疲劳寿命预测奠定基础。     

基于实测载荷谱的电动汽车减速器齿轮疲劳寿命预测

电动汽车在行驶过程中,减速器齿轮承受着外部激励与内部啮合激励。同时,电机具有电磁转矩冲击与过冲载荷特性导致转矩波动,使电动汽车减速器齿轮实际承受的载荷复杂且具有随机性,以致增加了减速器齿轮的疲劳破坏发生。本文对驱动电机转速、转矩等载荷进行实采,并对所采集载荷进行数据处理,结合减速器齿轮工作原理,利用旋转雨流计数法对其进行循环计数,根据修正的齿轮S-N对数曲线、转换后的齿轮接触应力幅值—频次关系,得到齿轮接触疲劳寿命,同时计算了跑完1次载荷谱里程所对应的电动汽车减速器齿轮寿命里程。     

基于动力学的行星齿轮传动系统的轴承磨损寿命预测

轴承磨损寿命与系统动力学特性密切相关,为了准确预测行星齿轮传动系统的轴承磨损寿命,提出了基于动力学模型的行星齿轮传动系统的轴承磨损寿命预测。首先运用集中参数理论,建立了一个考虑轴承磨损的行星齿轮传动系统平移-扭转动力学模型;然后运用摩擦学理论,建立滚动轴承单周接触的磨损量计算模型,结合行星齿轮传动系统动力学模型,建立轴承磨损寿命预测模型;最后分析了轴承磨损对轴承动态载荷和轴承磨损寿命的影响规律,并提出了提高轴承磨损寿命的方法。分析表明,轴承磨损对行星轮轴承动态载荷影响最大,并且行星轮轴承的磨损寿命与其刚度成正比,因此可通过轴承径向间隙补偿或轴向预紧等方法来提高行星轮轴承磨损寿命。     

传动齿轮疲劳寿命的仿真分析

齿轮传动在雷达天线座传动系统中被广泛采用,目前正向着高速、低噪、轻质、精密的方向发展。针对雷达天线座齿轮传动系统的特点,以其末级一对渐开线直齿轮副为研究对象,运用协同仿真技术,结合了动力学分析与有限元静强度分析,对齿轮的疲劳寿命进行了预测,得到了齿轮的S-N曲线,为齿轮的设计与维护保障提供了依据。     

基于随机风速模型的风电增速箱试验载荷谱编制

为了编制风力发电机齿轮传动系统动态特性和疲劳寿命试验载荷谱,在模拟真实风速的基础上,基于空气动力学原理求得作用在传动系统的外部随机风载荷,采用雨流计数法和数理统计方法对风电传动系统的输入风载荷数据进行统计分析,基于波动中心法得到载荷的大小与出现频次之间的关系及概率分布,编制适合风电传动系统试验加载用的八级载荷谱,将实际风速的随机性与试验室台架试验结合起来,使试验结果更加符合实际,为准确评价风电齿轮传动系统动态特性和疲劳可靠性试验奠定基础。     

基于不同工况的直齿轮接触强度分析与疲劳分析

针对齿轮在长周期交互循环载荷作用下的疲劳失效问题,以一对相互啮合的渐开线直齿轮为研究对象,对其进行了静态和动态应力分析,并基于载荷谱及材料的S-N曲线以及线性累积损伤理论,对其进行疲劳寿命分析,得到不同影响因素下的齿轮疲劳寿命云图和各个节点的最小疲劳寿命。结果表明：在静载条件下,齿轮副的最小疲劳寿命区域出现在静态力学分析的最大接触应力位置;在动载条件下,齿轮副的最小疲劳寿命则位于齿面分度圆与齿轮端面的过渡区域。     

基于42CrMo齿轮的弯曲疲劳试验研究

42CrMo属于超高强度钢,其具备较高的强度,材料淬透性能好,淬火后的变形量小,大量地应用于牵引用的大齿轮、承压主轴、连杆等传动件材料,弯曲疲劳试验对齿轮疲劳寿命预测具有重要意义。首先,通过齿轮弯曲疲劳试验,获得了应力比R=0.1时交变载荷作用下的齿轮弯曲疲劳试验数据,得到了齿轮弯曲疲劳强度P-S-N曲线和拟合曲线关系式,以及不同可靠度下齿轮所能承受弯曲的疲劳极限值。随后,采用有限元方法对齿轮弯曲疲劳试验进行了数值模拟,得到了齿轮齿根处的静力学强度和理论计算值对比,分析表明数值模拟所得结果与理论分析结果基本一致,可以作为弯曲疲劳试验疲劳寿命仿真的基础。最后,通过弯曲疲劳寿命试验试验值与数值模拟结果对比,结果表明,疲劳寿命试验值与可靠度在84.1%时数值模拟得到的弯曲疲劳寿命基本一致,验证了数值模拟的准确性,因此能够有效预测42CrMo齿轮的弯曲疲劳寿命。     

静液压装载机驱动桥支承轴承疲劳寿命分析

利用RomaxDesigner软件建立了静液压装载机驱动桥齿轮传动系统虚拟样机,采用IS0281和Romax Adjusted轴承疲劳寿命预测方法,对滚动轴承疲劳寿命进行了预测分析。结果表明,各支承轴承的寿命较长,损伤较低,可满足工作要求,这为静液压装载机驱动桥的进一步分析、优化提供了参考。     

基于实际载荷谱的汽车半轴疲劳寿命预测

汽车半轴是汽车传动系统的重要零部件之一。准确预测汽车半轴疲劳寿命是汽车半轴疲劳分析的重要环节。利用垫江汽车试验场采集的实测载荷谱,提取汽车左半轴强化耐久工况、动力工况和高速工况的一个循环作为样本载荷。经过预处理后,利用四点雨流计数法得到载荷雨流循环矩阵,并将样本载荷外推到整个试验场疲劳耐久试验所要求的全寿命载荷。利用疲劳应力集中系数、疲劳尺寸系数以及表面敏感系数对材料S-N曲线进行修正得到可用于寿命预测的构件S-N曲线;最后,以Miner线性损伤累积理论为基础,结合疲劳分析软件预测了汽车半轴疲劳寿命。     

齿轮疲劳试验下的寿命估算研究

为了提高齿轮接触疲劳寿命预测精度,提出了一种基于三参数Weibull分布参数估计的齿轮接触疲劳试验寿命预测方法,并搭建20CrMnTi合金材料的齿轮疲劳寿命试验对该方法进行可靠度分析.研究结果表明:故障率密度函数随循环次数递减,逐渐趋于平缓,齿轮点蚀现象出现在齿轮机构的早期故障期.同时可靠度函数随循环次数开始迅速下降,然后逐渐趋于平缓,当齿轮的循环次数达到后,齿轮的可靠度下降到50％,需要停机观察齿轮表面的点蚀坑的面积来判断齿轮机构是否可以继续运行.     

齿轮弯曲疲劳寿命及可靠性分析研究

齿轮是传动系统中的关键部件,对其疲劳寿命及可靠性研究非常重要.采用了名义载荷法完成齿轮疲劳寿命的估算并对其可靠性进行研究.将齿轮材料属性定义为结构钢,给定齿轮工作载荷谱,并基于疲劳损伤理论Miner,完成时齿轮疲劳寿命的研究.     

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。     

齿轮传动疲劳点蚀失效的试验研究

应用齿轮试验机进行齿轮传动疲劳点蚀试验,研究齿轮疲劳寿命的分布类型,确定分布参数,并计算可靠度及可靠寿命;建立齿轮传动系统中疲劳点蚀故障的随机过程模型,研究齿轮疲劳点蚀故障的分布特征、趋势特征。结果表明:齿轮疲劳寿命为对数正态分布;齿轮疲劳点蚀失效首先是一个更新过程,通过进一步的检验分析,其寿命特征没有呈现出增大的趋势,即齿轮故障模型不是一个非时齐的泊松过程,通过验证,该过程为时齐泊松过程。     

采煤机截割部传动系统刚柔耦合动力学仿真分析

针对采煤机截割部传动系统动态特性问题,从刚柔耦合多体动力学理论出发,根据采煤机截割部传动系统的传动原理和结构参数,对采煤机截割部传动系统动态特性问题进行研究。以RecurDyn软件为仿真平台建立了采煤机截割部齿轮传动系统刚柔耦合动力学模型。模型充分考虑传动轴各方向的柔性特征,以滚筒三向截割力为激励载荷,计算出传动系统中各齿轮啮合力、各轴应变及轴承连接处的接触。研究结果表明:第11对齿轮啮合力最大,为11 272 634.4N。轴承最大接触力发生位置为轴5上的轴承1,为912 317.98N。研究结果为传动系统的优化设计及疲劳寿命预测提供依据。     

双圆弧行星齿轮传动系统强度和疲劳分析

为了准确评估双圆弧行星齿轮传动系统在实际工作中的强度和疲劳特性,建立了双圆弧行星齿轮传动系统的三维几何模型,利用HyperMesh获得高质量的六面体网格,结合Ansys建立有限元模型并进行瞬态动力学分析,得到了传动系统运动过程中的等效应力和接触应力的变化曲线,并结合Fatigue Tool进行了疲劳寿命分析.结果表明,...     

飞行汽车齿轮传动系统动态可靠性分析

飞行汽车作为面向未来城市空中交通的新型交通工具,具有智能、高效和便捷的特点.齿轮传动作为飞行汽车动力传输的关键部件,其安全性与可靠性已成为制约飞行汽车发展的难题.但目前针对飞行汽车齿轮传动系统的可靠性分析方法缺失,现有齿轮传动设计方法未能考虑强度退化与失效相关性对系统可靠性的影响,存在潜在失效风险.因此,基于应力-强度干涉理论,建立了考虑强度退化与失效相关性的某飞行汽车齿轮传动系统动态可靠性分析模型;根据飞行任务剖面图建立载荷谱,并获得了齿轮接触与弯曲应力,通过Goodman准则将齿轮脉动循环应力历程等效为对称循环应力,以匹配基于S-N曲线的疲劳损伤计算;基于非线性疲劳累积损伤理论,建立了齿轮强度退化模型,并通过Copula函数描述了传动系统中的失效耦合相关性;结合应力-强度干涉理论,阐述了飞行汽车齿轮传动系统可靠性演化规律,为飞行汽车齿轮传动系统动态设计与可靠性优化奠定了基础.     

基于雨流计数法的疲劳寿命预测

对研发的甘蔗剥叶机机架进行了动态应力测试和疲劳寿命预测。通过结构分析得到甘蔗剥叶机机架危险点的位置,对甘蔗剥叶机架危险点进行动态应力测试,运用雨流计数法对数据结果进行循环计数统计。考虑平均应力的影响,运用Gerber曲线对统计得到的全循环进行等寿命转化。修正材料的S-N曲线得到构件的P-S-N曲线,根据P-S-N曲线和Miner法则进行疲劳寿命预测。结果显示,在99%的存活率下,甘蔗剥叶机机架连接处的疲劳寿命约为3.8年。这一数据为甘蔗剥叶机的维修和改进提供了参考。