汽车传动系高速变速耐久性断裂部件试验研究

发布时间：2020-02-18 11:25

【摘要】：为研究某载货汽车高速路耐久性变速强化试验阶段出现的传动系部件断裂问题。利用非接触式转矩遥测仪实车测试了传动轴转矩、车速等相关数据,应用LMS-TecWare疲劳载荷处理软件计算传动轴正负转矩产生的疲劳损伤分布载荷谱,并据此分析断裂故障产生机理。高速路五种工况循环变速试验结果表明,奇数升降挡工况三中,3挡减1挡时出现了所有工况最大"反拖"负向冲击转矩,由此产生的扭转应力超过了部件屈服极限而发生局部塑性变形,引起永久性损伤和裂纹扩展,试验每循环一次产生的疲劳损伤为2.356 5×10~(-7),随着试验循环次数的增加累积损伤也随之增大,经一定次数循环变速试验传动系部件最终发生低周疲劳断裂。
【图文】：

转矩损伤车辆传动系统负责将发动机所产生的动力传输到车轮，从而驱动车辆运动。传动系统常见的故障如变速器齿轮轴承、传动轴、半轴及差速器的损坏、磨损、变形及失去平衡等［7－8］。因此，车辆传动系统转矩的测量直接关系到车辆的动力机械系统是否达到标准的重要指标。动力传动系作为汽车的一个重要总成，它的可靠性对行车安全至关重要，传动轴转矩－转数分布是针对轴等旋转零件的一种区间计数方法，广泛应用于齿轮系的设计和分析［9］。为了创建转矩－转速分布载荷谱，需要同时测量出传动轴的转矩和转速(见图1)。图1传动轴转矩－转速生成流程Fig．1Generationoftorqueversusrevolutionsspeedfordriveshaft已知转速时间历程(ＲPM(t))中的不连续时间间隔(Δti，i=1，m)，计算传动轴在给定转矩Ti下的转数ni。转轴在转矩Ti下的转数可表示为:ni=∑mi=1∫ΔtiＲPM(t)dt(1)在众多描述疲劳累积损伤的数学模型中，线性累积损伤原理因其简单而被工程技术人员广为接受，尽管还存在不可预测性和没有考虑载荷序列影响等缺点［10］。线性累积损伤原理假设损伤(寿命耗尽)是累积相加的，传动轴转矩—转速相关线性疲劳累积损伤为:D=∑Mi=1di=∑Mi=1(ni/Ni)(2)式中:ni为高速路变速试验传动轴在转矩Ti下的转数，Ni为在相同转矩Ti时的疲劳寿命(失效转数);Ti由转矩—寿命(T－N)曲线确定，见图2。总的损伤表示每个单独损伤(di)的累积过程，由ni和Ni的比值来定义。图2传动轴转矩－寿命(T-N)曲线Fig．2T-Ncurveofdriveshaft通过配对区间计数算法可以确定转矩－转速分布图中在每个转矩下的转数。传动系统基准抗疲劳与寿命曲线(T－N)为:T

转数可表示为:ni=∑mi=1∫ΔtiＲPM(t)dt(1)在众多描述疲劳累积损伤的数学模型中，线性累积损伤原理因其简单而被工程技术人员广为接受，尽管还存在不可预测性和没有考虑载荷序列影响等缺点［10］。线性累积损伤原理假设损伤(寿命耗尽)是累积相加的，传动轴转矩—转速相关线性疲劳累积损伤为:D=∑Mi=1di=∑Mi=1(ni/Ni)(2)式中:ni为高速路变速试验传动轴在转矩Ti下的转数，Ni为在相同转矩Ti时的疲劳寿命(失效转数);Ti由转矩—寿命(T－N)曲线确定，见图2。总的损伤表示每个单独损伤(di)的累积过程，由ni和Ni的比值来定义。图2传动轴转矩－寿命(T-N)曲线Fig．2T-Ncurveofdriveshaft通过配对区间计数算法可以确定转矩－转速分布图中在每个转矩下的转数。传动系统基准抗疲劳与寿命曲线(T－N)为:Ti=T'f［Ni］b(3)式中:Ti为传动轴转矩;T'f为疲劳强度系数;b为疲劳强度指数。利用在某一扭矩Ti下计数的转数ni，联合式(1)和式(2)很容易计算出每一个区间的疲劳寿命Ni和损伤di。传动系在一特定转矩下，转速时间历程中按照给定的离散时间间隔对传动轴的转数进行计数，，变速器输入轴转矩和转数可表示为:T1=TpGＲ(4)ＲEV1=ＲEVP·GＲ(5)式中:T1为变速器输入轴转矩;Tp为传动轴转矩;ＲEV1变速器输入轴总转数;ＲEVP为传动轴总转数;GＲ为变速器传动比。研究变速器在给定目标扭矩(Ttarget)下的转数(ＲEVeq)，建立变速试验的等效疲劳损伤模型为:ＲEVeq=ＲEVinTinT[]target－1b(6)式中:b为疲劳强度指数;ＲEVin和Tin为变速器在不同输入扭矩下

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本文编号：2580695