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。     

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。     

乘用车变速器载荷谱的采集与编制方法

为研究乘用车变速器载荷谱的采集与编制方法,以某型前置前驱乘用车变速器为例,根据不同路况,对该乘用车变速器的道路随机载荷谱进行了采集。根据变速器的载荷特性,采用幅值循环计数法对实车测得载荷的时间历程进行了统计处理,编制了乘用车变速器设计载荷谱,建立了乘用车变速器载荷谱采集与编制方法。该方法可为乘用车变速器设计提供准确的设计输入条件、以及为变速器疲劳寿命预测和台架疲劳寿命试验提供参考。     

疲劳载荷谱编制准则

通过试验和理论分析，研究了随机疲劳载荷的小载荷取舍标准，载荷之间的相互作用效应和顺序效应对疲劳损伤的影响，最后提出了与随机载荷历程等效的疲芝谱的编制方法及准则。     

疲劳／断裂加速试验载荷谱编制的损伤当量折算方法

提出了疲劳／断裂加速试验载荷编制的损伤当量折算方法，使用方法编制的加速试验载荷谱能大大压缩试验时间，并保证加速谱与原谱对构件造成的损伤等效，从而使试验结果真实，可靠。     

高温高压换热器管板泄漏分析中疲劳载荷谱的编制

以一台高温高压换热器的管板承受随机疲劳载荷为例,采用雨流法计数及统计处理的结果,编制了载荷谱。将用这载荷谱进行管板的疲劳分析和程序加载试验。编谱时用波动中心法,将管板两侧压力之差的变程作为一元随机变量,用数理统计的方法推断出母体特征值。最后,根据累积频次曲线编制出常均值低一高一低八级疲劳载荷谱。本文作为研究压力容器随机疲劳载荷及编制裁荷谱的尝试。     

装载机驱动桥疲劳试验扭矩载荷谱的编制方法

以装载机前驱动桥疲劳试验扭矩载荷谱的编制为例,将各种工况实测有效数据雨流计数统计的结果按比例系数进行工况合成,并采用雨流矩阵法对合成工况载荷谱外推,得出驱动桥的全寿命扭矩载荷谱,以此为基础编制了前驱动桥疲劳试验和强化疲劳试验的加载谱。编制出的驱动桥疲劳试验扭矩载荷谱能更加有效地反映装载机实际作业情况,为装载机传动系的抗疲劳设计和疲劳寿命预测提供了依据。加载一个需用10. 3 h的强化疲劳试验加载谱块,相当于装载机实际作业609. 2 h,加快了驱动桥总成疲劳试验的进程。     

飞机等幅疲劳试验载荷谱编制技术研究

在分析飞机全尺寸结构疲劳试验中采用等幅试验载荷谱的意义与适用性基础上,建立由飞-续-飞随机疲劳载荷谱编制出与其损伤等效的等幅载荷谱的方法,给出某型飞机的等幅试验谱的编制实例,并通过关键部位模拟试件的疲劳试验检验等幅谱与随机谱的等效性.     

载荷发生频次和超载迟滞的耐久性载荷谱编制方法研究

国内所编制的所有型号飞机的载荷谱,均是代表机队平均使用情况的疲劳载荷谱,而未编制耐久性载荷谱,解决这些问题无论是对我国新一代飞机的研制,还是对旧型飞机使用延寿都迫在眉睫。本文在研究与总结现有载荷谱编制方法及载荷谱处理的关键技术基础上,提出了两种耐久性载荷谱的编制方法:1)对各级载荷发生频次进行概率统计,增大各级载荷发生频次,进而形成较为严重的耐久性载荷谱,即基于载荷发生频次的耐久性载荷谱编制方法; 2)将载荷谱中的高载降低为较低级载荷,削弱其对后续小载荷的迟滞效应,使得所编制的载荷谱偏严重,即基于超载迟滞效应的载荷谱编制方法。根据上述两种耐久性载荷谱的编制思想,编制了基准载荷谱和两种耐久性载荷谱,并对这两种载荷谱进行对比试验。通过试验结果证明,本文提出来的两种编制方法均可以达到预期的严重效果,满足耐久性载荷谱的编制要求。     

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。     

装载机连杆载荷测试与载荷谱编制方法研究

为了研究装载机连杆载荷与疲劳可靠性试验所需载荷谱特性,提出一种连杆载荷测试与载荷谱编制方法。设计连杆力测试传感器,在大石方、黏土、砂子和小石方4种物料工况下进行连杆载荷测试试验。利用峰谷抽取和小波处理实现了实测数据的压缩编辑,通过雨流计数获得了合成工况下连杆载荷均值频次和幅值频次分别服从正态分布和三参数威布尔分布的拟合数学模型,且载荷均值分布和幅值分布相互独立,编制了连杆二维载荷谱和疲劳试验程序谱,为连杆结构疲劳可靠性分析提供依据。     

挖掘机下车架疲劳试验载荷谱研究与寿命预测

针对某中型液压挖掘机下车架的疲劳可靠性问题,研究了液压挖掘机下车架加载谱的编制方法。基于现场实测载荷-历程数据,采用反向加载方式,编制了挖掘机下车架加载部位的疲劳试验台架八级程序谱。为了实现同步加载试验,利用损伤等效原则,将四个支撑点各自的八级程序谱当量成四个相频相同的试验恒幅谱,再利用损伤一致性原则对试验恒幅谱进行校准,以保证得到的疲劳试验结果的可靠性。最后分别利用试验恒幅谱和实测载荷整理出的应力谱对该挖掘机下车架的进行疲劳寿命预测,结果验证加载方法和加载谱的可行性。     

装载机驱动桥疲劳试验扭矩加载谱编制方法研究

为了使装载机驱动桥疲劳试验更加真实地反映装载机实际作业情况,研究了装载机驱动桥疲劳试验扭矩加载谱的编制方法。在扭矩加载谱的编制过程中,根据装载机驱动桥实际扭矩特性,提出了驱动桥疲劳试验时前传动轴正反转加载的方法,确定了前传动轴载荷谱的分级数、载荷循环阈值和疲劳试验时的转速。结果表明：依据前传动轴正反转加载的方法处理的等效效果与装载机实际作业情况相一致,很大程度地降低疲劳试验难度;疲劳试验时前传动轴转速的选择方法可使疲劳试验更加真实地模拟装载机实际作业情况;加载一个强化疲劳试验加载谱块需11.4 h,相当于装载机实际作业609.2 h,明显加快了驱动桥疲劳试验的进程。     

拖拉机疲劳载荷谱规范化的研究

在总结多年拖拉机载荷谱制取与应用经验的基础上,通过理论分析和试验研究,提出了拖拉机疲劳载荷谱规范化的设想和编制方法。载荷谱的规范化将有利于产品设计和强度研究工作的顺利开展。     

装载机工作装置疲劳试验载荷谱编制方法

为研究装载机工作装置疲劳性能,提出了一种考虑分段载荷均值特性的工作装置疲劳试验程序载荷谱的编制方法,采集了4种典型物料铲装作业时工作装置的销轴载荷信号,并将销轴载荷转化为铲斗斗尖处的当量载荷。根据载荷特性,将每个作业周期分为空载行进、物料铲装、满载运输和物料卸载4段,完成了载荷的平稳性检验。采用雨流计数法分析各个作业段载荷的均幅值分布特性,结果表明：4个作业段的载荷均值服从正态分布,幅值服从三参数威布尔分布,且均值和幅值分布相互独立。对载荷进行频次外推和合成,并根据均幅值概率分布函数和波动中心法,编制了工作装置8级二维载荷谱和变均值疲劳试验程序加载谱。提出的载荷谱编制方法和结果可为装载机工作装置结构寿命预测及疲劳可靠性台架试验提供参考。     

某无人机用小型涡喷发动机寿命试车研究

依据经典疲劳损伤理论,对某无人机用小型涡喷发动机设计载荷谱、使用载荷谱疲劳损伤进行计算对比,并分别采用这两种谱编制试车谱对发动机进行寿命试车。试验与计算结果表明,对于无人机用发动机,采用使用载荷谱进行寿命试车研究更能有效反映实际载荷特点。     

[车辆工程与测控]基于损伤关联编辑法的地铁支架安装座寿命研究

以地铁底架天线安装座为研究对象,提出一种铝合金焊缝载荷谱编制方法。基于多通道损伤关联编辑理论选定加速参数,构建预设损伤与伪损伤最相符的加速激励谱。分析目标谱的时域与频域特性发现,损伤关联编辑法加速效果明显且各项基本特性参数误差可控制在5%以内。建立有限元模型,分别采用准静态叠加与单轴谐响应方法计算累积损伤,仿真结果表明载荷谱缩减前后焊缝疲劳寿命误差在10%以内且加速效率高,验证了该载荷谱编制方法的合理性。台架模拟长寿命试验数据表明,使用编制过的载荷谱后,试验时间可缩短40%以上,焊缝疲劳损伤误差可控制在15%以内。该方法可为车辆其他设备载荷谱编制提供参考。     

装载机驱动桥试验载荷谱编制及整车疲劳寿命预测

基于轮式装载机作业现场实测载荷数据的实际情况,提出一种驱动桥传动系实测载荷数据处理、试验载荷谱编制及整车疲劳寿命预测的方法,并通过驱动桥试验载荷谱的台架试验结推算整车的疲劳寿命。该方法预测装载机的整车疲劳寿命具有成本低、效率高、可操作性强的特点。     

车身台架疲劳试验程序载荷谱研究

提出一种能简化加速车身台架疲劳试验的程序载荷谱编谱方法。基于试车场实测路谱准确获取车身连接点随机载荷谱,并简化为车身转矩载荷谱。应用雨流计数法和数理统计方法,得到均幅值载荷分布规律,其中均值服从正态分布,幅值服从威布尔分布;编制程序载荷谱并简化。应用有限元法和疲劳分析理论对车身疲劳寿命进行预测,从疲劳所用时间和行驶里程两个方面对危险部位寿命进行比较分析;结果表明,在车身连接点随机载荷谱和编制的程序载荷谱的作用下,车身的损伤分布及大小基本一致,验证程序载荷谱的有效性。所提出的编谱方法对其他车型的车身台架疲劳试验也有一定的应用和参考价值。     

大型铸造起重机金属结构程序疲劳试验研究

本文通过实测并经统计分析得到一台铸造起重机随机疲劳载荷谱，编制了程序加载谱和强化加载谱。对所设计的一组模型主梁作了程序疲劳试验和不同强化倍数的强化疲劳试验，预测了该产品的工作寿命，证实了程序疲劳试验应用于偏轨箱形主梁的工程应用价值。