[发明专利]基于载荷谱的综合传动装置耐久性评估方法

权利要求书

1.一种基于载荷谱的综合传动装置耐久性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据综合传动装置的结构特点，获得零部件工作载荷测试方案；

步骤2、通过测试获得步骤1的载荷统计数据，并进行初步处理，然后按照当前行驶的各种工况和里程，分别对齿轮、轴承和轴获得当前零件损伤的工作载荷谱；

步骤3、根据步骤2的结果，基于载荷谱计算综合传动装置各个部件的损伤率和寿命；

步骤4、基于步骤3的结果进行综合传动装置整机耐久性计算模型制定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1具体为：

根据预设测点，布置特定的传感器，测试4个转矩信号、风扇传动输入扭矩T₁的时间历程、左侧汇流排输出扭矩T₂的时间历程、右侧汇流排输出扭矩T₃的时间历程、转向机构输出扭矩T₄的时间历程、3个转速信号和1个档位信号，基于测试的数据通过内部传动链传动比的分析获得各个齿轮所传递的扭矩，并基于测试的数据通过对轴系传递功率的分析获得各个轴承、轴在特定工况所受的力，在试验过程中记录对应的数据；所述4个转矩信号包括风扇传动输入扭矩T₁、左侧汇流排输出扭矩T₂、右侧汇流排输出扭矩T₃、转向机构输出扭矩T₄；所述3个转速信号包括传动装置输入转速n₁，转向零轴转速n₂，变速机构输出转速n₃。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中按照当前行驶的各种工况和里程，分别对齿轮、轴承和轴获得当前零件损伤的工作载荷谱具体包括：

步骤2.1按照步骤1中记录的测试内容，对应相应的工况和传动比，计算所有齿轮受力情况：对于轴承的载荷谱统计，首先运用CAE软件建立3D模型，在有限元软件中施加稳态工况的传递力矩T，得到啮合齿轮齿根弯曲应力极值σ_F和齿面接触疲劳应力极值σ_H，对于润滑、速度、粗糙度、齿面硬化这些工艺措施对于应力的影响，分别引入润滑系数Z_L、速度系数Z_V、粗糙度系数Z_R、齿面硬化系数Z_W，对于接触疲劳应力σ_H进行修正，公式如式(1)所示，对于弯曲疲劳应力引入系数相对齿根表面状况系数进行修正，公式如式(2)所示：

σ_H′＝σ_HZ_LZ_VZ_RZ_W (1)

σ_F′＝σ_FY_RrelT (2)

根据上述分析从而建立了齿轮传递转矩和应力的对应比例关系，将齿轮工作传递转矩和对应的转速按照时域对标，将传递转矩的均值进行8级等分，将对应的转速信号提取出来，再将转速信号8级等分，从而得到任意齿根弯曲疲劳和齿面接触疲劳应力区间下任意转速区间所对应的工作时间；

齿轮每旋转一周对应的轮齿啮合一次，也就意味着应力循环一次，按照式(3)计算对应的循环次数；

N_ij＝60b_jgt_ij i,j＝1,2,.....8 (3)

式中，N_ij表示第i级载荷、第j级转速下的循环次数，b_j表示第j级齿轮转速，gt_ij表示在第i级载荷、第j级转速下的齿轮的工作时间；

步骤2.2将实际的轴向和径向载荷等效为一假想的当量动载荷P来处理，在当量动载荷作用下，轴承的工作寿命与在实际工作载荷下的寿命相等，根据轴系的受力特点，计算受到的等效载荷如式(4)所示：

P＝XF_r+YF_a (4)

式中，F_r表示轴承所承受的径向载荷；F_a表示轴承所承受的轴向载荷；X，Y表示径向载荷系数和轴向载荷系数；提取对应的转速，将不同转速区间和对应的等效均值载荷进行8级分级处理，得到轴承工作的载荷谱；

轴承寿命的计算公式按照下式(5)所示：

式中，L_hij为轴承在第i级当量动载荷，第j级转速区间下以90％可靠度工作的寿命，c_i为轴承第i级当量载荷；d_j为轴承第j级转速；ε为轴寿命系数：f_t为温度系数；C为基本额定动载荷；

步骤2.3根据步骤1所测得的转矩，结合传动链传动比获得不同以传递转矩为主的轴的载荷，传递弯矩为主的轴通过轴系的受力分析，间接计算弯矩的变化规律，通过对稳态工况在CAE软件中获得传递转矩条件下的不同部位的应力分布，获得传递载荷和对应的极值应力的对应比例关系，将轴所受的应力开展雨流计数统计，获得应力均值和幅值的8级分布，得到任意应力均值和幅值条件所对应的循环次数，按照Goodman等效方法，将不同应力幅值条件下的应力均值转化为对称循环条件下的应力等效幅值。