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。     

一种确定加速弯曲疲劳试验载荷的方法

为缩短多级多工况传动装置研发周期,降低研发成本,文章以混凝土减速器为例,提出了一种确定加速弯曲疲劳试验载荷的方法。根据减速器的实测载荷谱,考虑传动部件之间实际载荷作用规律,采用多级等效载荷法,推导出各个齿轮的弯曲等效载荷并通过线性强化方法最终获得加速弯曲疲劳试验载荷。采用MASTA软件验算结果表明,各齿轮在两种载荷状态下损伤率一致性很好。     

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。     

循环工况下电动汽车减速器齿轮疲劳寿命研究

中国电动汽车产销量世界第一,但在电动汽车传动系统设计上,尤其是寿命预估方面还未形成完整的预测方法,亟待深入研究。齿轮作为传动系统的主要零件之一,其疲劳失效占据了传动系统的60%,因此预测齿轮的疲劳寿命具有重要意义。本文通过永磁同步电机动态仿真模型,得到循环工况下电磁转矩的动态载荷时间历程,通过计算得到齿轮接触应力谱,利用旋转雨流进行循环计数,最后采用有限元法预测了减速器齿轮的疲劳寿命。     

某减速器脱啮运行使用寿命仿真研究

某减速器运行过程中振动加速度传感器记录到明显的脱啮冲击现象,由于齿轮脱啮带来的冲击易加速齿轮的疲劳磨损,对于强度较低的齿轮甚至易引起失效断裂,因此以齿根弯曲应力及齿轮弯曲疲劳寿命为研究目标,对该齿轮副脱啮运行状态下的使用寿命进行仿真研究。首先利用Solid Works及其插件Gear Trax建立传动系统三维模型,在ADAMS中对输入轴施加相应的转矩波动模拟脱啮,计算齿轮副脱啮状态下的冲击动载荷。在考虑此冲击动载荷的情况下,利用ANSYS对该齿轮副进行弯曲疲劳使用寿命仿真分析,最终仿真计算结果表明脱啮运行状态下该减速器齿轮齿根弯曲应力远小于其许用应力,弯曲疲劳使用寿命达到3×106次循环,为无限寿命,较为可靠。     

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。     

基于线性疲劳累积损伤理论的直齿圆锥齿轮传动可靠度计算

线性疲劳累积损伤可靠性理论认为零部件的可靠度取决于抗疲劳损伤强度大于疲劳损伤量的概率,本文将此理论应用于直齿圆锥齿轮传动的可靠性设计,建立单级载荷谱工况下可靠度计算模型,通过分析和计算直齿圆锥齿轮设计算例,结果验证了基于线性疲劳累积损伤理论的可靠度计算模型在直齿圆锥齿轮传动可靠度计算中的可行性与合理性,为机械零部件的可靠性设计提供了理论依据。     

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.     

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。     

轴承刚度与齿轮螺旋角对减速器振动噪声影响的研究

以单级圆柱齿轮减速器为研究对象,综合考虑齿轮时变啮合刚度及误差激励的影响建立了传动系统动力学模型。以轴承动载荷为激励,采用FEM/BEM方法对减速器振动与声辐射特性进行了分析,得到了齿轮箱节点动响应时域历程及声场场点噪声谱,论述了激励中各谐波成分对齿轮箱振动噪声辐射的影响。计算了不同轴承刚度的动载荷与齿轮箱声辐射特性,得到了轴承动载荷各频率成分及声辐射随轴承刚度的变化规律。对比分析了直齿轮与斜齿轮及不同螺旋角下,齿轮时变啮合刚度波动与减速器各场点位置的噪声分布情况,为减速器的减振降噪提供了理论基础。     

电液负载模拟器同步结构解耦研究

针对电液负载模拟器中的多余力矩问题,以阀控摆动马达电液负载模拟器为对象,在分析研究多余力矩产生机理及影响因素的基础上,提出一种同步结构解耦新方法,具体实现是将加载执行元件设计成复式双层结构,外层同步马达用于跟踪承载对象进行位置同步控制,内层马达用于加载,通过复式结构加载执行元件实现变被动加载为主动加载,从根本上解决了多余力矩问题。给出了复式摆动马达的参数匹配原则、密封及结构设计方案,仿真分析了内外层马达油道配流方式的合理性。最后,通过小梯度加载下电液负载模拟器性能的仿真分析验证了同步结构解耦新方法的正确性及有效性。     

内压及扭矩载荷下无缺陷弯管的塑性极限载荷

弯管在管线中通常是承受应力较大的元件，极限载荷相应较低。为充分发挥结构的塑性极限承载能力，对弯管的塑性极限载荷进行理论分析，利用von Mises屈服准则，推导出内压和扭矩联合载荷作用下等厚弯管、非均匀壁厚椭圆弯管的塑性极限压力。实验验证了理论分析的正确性。     

基于泊松随机过程的风力发电机叶片疲劳寿命估算

疲劳寿命决定了正常工况下工程结构服役期限的长度,对其进行准确预测对于零部件疲劳强度设计至关重要。由于机械零部件在工作期间经常会受到随机变幅载荷的作用,载荷间相互作用效应现象十分显著,导致单次循环载荷对材料所造成的疲劳损伤量发生变化,若忽略该效应会影响疲劳寿命估算的准确性。针对当前研究中的疲劳损伤累积法则无法考虑该效应的问题,提出一种将非齐次泊松随机过程函数与伴随损伤理论相结合来估算零部件疲劳寿命的方法,解决了由于载荷间相互作用效应所带来的载荷作用顺序的问题,并以随机加载试验为例验证了该方法的准确性。将其应用于风力发电机叶片的疲劳寿命估算过程中,结果表明该方法可靠、有效,为风力机叶片的疲劳可靠性设计提供了新的路径。     

多锤联动系统的振动耦合理论及试验研究

针对多锤联动时出现耦合问题,对"锤—桩—土"系统进行合理简化,在此基础上以两台桩锤联动为对象建立打桩过程中的动力学数学模型,并由此构建系统的机电耦合方程,然后利用小参数周期平均法对机电耦合过程中电动机的负载转矩进行近似解析,得出系统运行过程中电动机负载转矩的影响因素、平衡方程及机电耦合强度表达式,揭示系统出现耦合现象的机理。利用Matlab/Simulink建立仿真模型并对系统机电耦合过程进行数值仿真,得到系统在不同电动机转速、初始相位差及土壤参数下的机电耦合过程及基本规律。最后通过实际打桩试验验证数学模型、理论推导及仿真结果的正确性。这些结论为电控联动方式的控制策略制定提供理论依据,也为机械联动结构设计及"机械—电控"复合联动方式的工程应用提供参考。     

动态载荷位置识别当量载荷误差判别法

根据线弹性系统的振动特性,采用动载荷识别频域法研究动载荷作用位置识别问题。提出了当量载荷误差判别法,用不同测点响应在相同位置反演出来的当量载荷的误差值建立目标函数,当量载荷误差最小的作用位置就是动载荷的真实作用位置。从单点激励和两点激励方面进行了平面板的载荷位置识别仿真,在加入噪声的情况下效果依然理想,为复杂结构和多个加载位置动载荷识别提供基础。简支梁实验结果表明,该方法能正确识别载荷作用位置,对噪声不敏感,有很好的工程应用前景。     

圆螺纹套管接头的抗压缩极限载荷分析

采用非线性有限元方法，以API8牙圆螺纹套管接头为研究对象，在标准锥度公差条件下，模拟套管接头的上扣过程，计算分析上扣过程中内、外螺纹导向面和承载面上的应力分布，并对套管接头在压缩工况下的承载极限进行分析，得到套管接头在压缩载荷下的失效形式，失效载荷，并提出相应的失效判据。     

双扩口管接头拧紧过程中密封状态分析

为研究汽车制动管双扩口管接头在拧紧过程中的密封性能,借助有限元分析方法构建弹塑性材料模型,研究轴向位移载荷对密封性能的影响;分析管接头在拧紧过程的摩擦力矩,得出轴向拧紧力与扭矩的关系公式;结合金属多线性强化模型与ANSYS非线性仿真,分析双扩口管接头在拧紧过程中的应力与接触面压力动态变化过程,通过扭矩高压泄漏性实验验证仿真方法的有效性。结果表明:随着位移载荷的增大,管接头蘑菇头最大应力与变形增大,接触面压力和密封宽度增大,且接触压力分布区域稳定,在接触面上形成两道密封环;而随着位移载荷的增大,蘑菇头厚度逐渐降低,其表面凹陷加深,当位移载荷增大到一定值时,蘑菇头存在被切断的风险。     

一种优化等效转换分布的瞬态冲击载荷为集中载荷的方法

分布的瞬态冲击载荷是一种比较特定的情形,可见于航空航天飞行器高速飞行时的某些特定状态.这些特定的飞行状态往往对飞行器安全构成较大的危害.针对这些特定状态的地面振动考核试验往往是不可或缺的.文中研究基于遗传优化算法,将分布的瞬态冲击载荷等效转换为若干集中载荷的理论分析与计算方法.研究结果表明,基于模态响应等效原则下的载荷转换效果,在经过遗传算法对转换的集中力各有关参数的优化选择后,其时域平均误差约为1.0dB,表明本研究可为航空航天产品某些特定动力学环境的地面振动考核试验提供一种加载的参考方法.     

Calculation method of load distribution on pipe threaded connections under tension load

This paper presents a new calculation method that can calculate the load distribution on pipe threaded connections under tension load. On the basis of elastic mechanics, the new method was developed by analyzing each thread tooth, and a new deformation and covariant equation by making a mechanics analysis on each thread tooth was obtained. Compared with the traditional method proposed by the previous references, the new deformation and covariant equation could be used to describe the relation between the previous and the next thread tooth. By applying the new method on the sample of P-110S pipe threaded connection, the obtained results show that the load on thread tooth mainly concentrates on the four or five threads engaged and the middle teeth were not utilized well to bear the loads. The model offers a new way to calculate the loads carried on the thread teeth under tension load.     

Thrust and Torque Characteristics Based on a New cutter-head Load Model

Full face rock tunnel boring machine(TBM) has been widely used in hard rock tunnels, however, there are few published theory about cutter-head design, and the design criteria of cutter-head under compl...