[发明专利]一种分动器差速锁强度耐久评价方法

说明书

本发明属于CAE分析技术领域，具体涉及一种分动器差速锁强度耐久评价方法；建立分动器差速锁装配的有限元模型，定义有限元模型的材料属性、零部件接触与连接形式，施加分动器差速锁有限元模型载荷、边界条件；定义计算工况，进行分动器差速锁有限元模型的计算分析得到应力分布、静强度系数计算和疲劳强度系数计算；本发明能够准确、客观的对分动器差速锁静强度和疲劳强度性能进行预测。

技术领域

本发明属于CAE分析技术领域，具体涉及一种分动器差速锁强度耐久评价方法。

背景技术

作为预报汽车零部件最大主应力分布、静强度(静安全系数)、疲劳寿命(疲劳安全系数)等性能的关键技术，CAE分析已广泛应用于汽车产品开发中。部分车辆为了提高其在高低不平路面以及冰雪、泥泞路面的通过性，充分利用附着质量和附着力，会设计四驱车型，并配备分动器。为了提高汽车在不同路面的牵引能力的同时增强汽车的抗滑能力，还需要加装差速锁。

在分动器差速锁的产品设计过程中，通常采用两种技术手段来验证差速锁的静安全强度和疲劳安全强度是否满足要求。一是试验技术手段，分动器差速锁强度耐久测试是通过整车试验或者台架试验来获得，测试试验周期长，需要有物理样机，成本高，不能完全满足产品开发的需求。二是仿真技术手段，其通过装配分动器差速锁有限元模型，施加边界条件和载荷进行仿真计算，获得结构应力分布。

但目前的仿真技术存在以下问题：

1.分动器差速锁有限元模型中存在多齿啮合现象，需要定义多个接触对，造成模型的收敛性差，仿真效率低。

2.计算静安全系数和疲劳安全系数时，应力输入不够准确。

3.疲劳强度计算时没有考虑反托工况的影响，导致差速锁强度耐久性能评价不全面。

4.对分动器差速锁分析工况不够准确、详尽，仅对其进行受力及变形分析，找到最大应力发生的部位，不能准确、客观的对其静强度和疲劳强度性能进行预测。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种分动器差速锁强度耐久评价方法；能够准确、客观的对分动器差速锁静强度和疲劳强度性能进行预测。

一种分动器差速锁强度耐久评价方法，包括如下内容：

步骤一，建立分动器差速锁装配的有限元模型

分动器差速锁总成包括滑动啮合套1、链轮齿轮2和圆柱齿轮轴3，分别对分动器差速锁总成所有零部件应用实体网格进行网格划分；

步骤二，定义有限元模型的材料属性：定义分动器差速锁总成各零部件有限元模型材料的弹性模量E和泊松比μ；

步骤三，定义分动器差速锁零部件接触与连接形式，根据分动器差速锁部件实际安装位置进行装配，其中包括链轮齿轮2和圆柱齿轮轴3花键啮合处接触对，滑动啮合套1和链轮齿轮2花键啮合处接触对，滑动啮合套1和圆柱齿轮轴3花键啮合处接触对，链轮齿轮2和圆柱齿轮轴3侧面接触处接触对；

步骤四，施加分动器差速锁有限元模型载荷，以链轮齿轮2垂直轴向的切割面中心点为从点，切割面所有节点为主点建立RBE3单元；

在中心点上施加前进挡载荷1，载荷大小为2倍前进挡最大设计扭矩载荷；

在中心点上施加反拖载荷2，载荷大小为2倍倒挡最大设计扭矩载荷；施加载荷2之前需将步骤三中所述将链轮齿轮2的网格模型反向旋转，使其与滑动啮合套1啮合之间花键接触对对应的两组接触面旋转至过盈状态，将圆柱齿轮轴3的网格模型反向旋转，使其与滑动啮合套1啮合之间的花键接触对对应的两组接触面旋转至过盈状态；

步骤五，施加分动器差速锁有限元模型边界条件

以圆柱齿轮轴3右侧切割面中心点为从点，切割面所有节点为主点建立RBE3单元，在中心点上施加边界条件，约束所有方向自由度；