[发明专利]一种准双曲面齿轮失效预测方法、装置、终端及存储介质

说明书

本发明是一种准双曲面齿轮失效预测方法、装置、终端及存储介质。包括：一、进行建立有限元模型；二、定义有限元模型的材料属性；三、定义主减速器零部件接触与连接形式；四、施加螺栓预紧力；五、定义边界条件；六、对有限元模型进行求解计算；七、结果处理；八、计算磨损量；九、计算规定循环次数总的齿面磨损深度；十、将磨损量以齿面节点位移的形式施加到齿轮有限元模型中；十一、提取齿轮啮合过程中的最大接触压力与最大齿根应力，作为判定齿轮失效位置的依据。本发明在仿真的基础上，将齿轮磨损量考虑在计算中，可以有效预测多次工作循环后齿轮的失效位置，不需要进行齿轮疲劳寿命试验，即可有效得到齿轮的失效位置。

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种准双曲面齿轮失效预测方法、装置、终端及存储介质。

背景技术

齿轮在啮合过程中，由于存在齿面相对滑动，齿轮齿面会产生一定程度的磨损，在磨损不断累积后，齿面形状将发生改变，齿轮的受力形式与初始状态产生偏差，齿轮失效位置会随着齿面磨损发生变化。通过进行齿面磨损量计算，并分析基于磨损的齿轮失效位置，可以有效提出齿轮结构优化建议，提升齿轮使用寿命。

目前针对齿轮的磨损分析，主要是通过计算相应参数通过公式计算，得出齿轮齿面磨损量，不能考虑到齿轮在磨损后的失效情况，无法判断齿轮磨损后的失效形式与失效位置。

产品的设计过程中，通常采用两种方法进行齿轮失效分析，一种是通过试验的手段，在进行规定载荷谱下齿轮疲劳寿命试验后，得到齿轮失效形式与失效位置，这种方法试验周期长，需要的物理样机较多，成本高，不能完全满足产品开发的需求。二是通过仿真手段，通过相应齿轮分析软件，对齿轮进行应力分析，找到薄弱位置，这种方法未能考虑到齿面磨损的影响，不能准确判断出多次工作循环后齿轮的失效位置，得出的结果可靠性较差。

发明内容

本发明提供了一种准双曲面齿轮失效预测方法、装置、终端及存储介质，在仿真的基础上，将齿轮磨损量考虑在计算中，可以有效预测多次工作循环后齿轮的失效位置，不需要进行齿轮疲劳寿命试验，即可有效得到齿轮的失效位置，有效减少了试验所需物理样机，简化了试验过程，有利于节约成本，缩短研发周期，解决了齿轮失效分析存在的上述问题。

本发明技术方案结合附图说明如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种准双曲面齿轮失效预测方法，包括以下步骤：

步骤一、采用实体网格单元对主减速器系统零部件进行建立有限元模型；

步骤二、定义有限元模型的材料属性，包括定义材料的弹性模量和泊松比；

步骤三、定义主减速器零部件接触与连接形式，根据主减速器系统实际安装位置对模型进行装配；

步骤四、施加螺栓预紧力；

步骤五、定义边界条件；

步骤六、使用ABAQUS/Standard对有限元模型进行求解计算；

步骤七、结果处理，提取齿面接触压力与齿面相对滑移量结果；

步骤八、计算一个齿完成从啮入到啮出的过程后齿面的磨损量；

步骤九、计算规定循环次数总的齿面磨损深度；

步骤十、将磨损量以齿面节点位移的形式施加到齿轮有限元模型中；

步骤十一、根据步骤五中的边界条件，对磨损后的齿轮模型进行强度分析，使用ABAQUS/Standard对有限元模型进行求解计算，提取齿轮啮合过程中的最大接触压力与最大齿根应力，作为判定齿轮失效位置的依据。

进一步的，所述步骤一的具体方法如下：