一种电驱动系统高速轴承可靠性试验载荷谱的编制方法技术方案

本发明专利技术公开一种电驱动系统高速轴承可靠性试验载荷谱的编制方法，基于电驱动系统全寿命周期载荷数据，关联高速轴承失效主导载荷，以多维度载荷联合计数方法统计各载荷等级作用频次，构建轴承力学平衡方程，通过不同载荷等级损伤贡献分布及累计损伤贡献分布确定可靠性试验载荷等级，根据总体频次一致和损伤一致的原则确定可靠性试验载荷等级的时间，结合极端载荷工况，最终构建高速轴承可靠性试验载荷谱，构建的可靠性试验载荷谱与实际失效模式相关联，能有效验证高速轴承可靠性水平，缩短可靠性试验时间，为高速轴承高质量开发提供支持。

【技术实现步骤摘要】
一种电驱动系统高速轴承可靠性试验载荷谱的编制方法
本专利技术属于电驱动系统的可靠性分析
，具体涉及一种电驱动系统高速轴承可靠性试验载荷谱编制方法。
技术介绍
电动化作为汽车可持续发展的有效途径，得到了各国战略规划和产业政策的大力支持。电驱动系统作为汽车电动化的核心部件，由于新能源汽车驱动电机调速范围变宽、启动扭矩大、功率密度和效率高的特点，使其对电驱动系统高速轴承的稳定性、可靠性、耐久性提出了更高的要求。目前，针对电驱动系统高速轴承的可靠性测试方法和评价技术规范相对较少。对于单一零部件可靠性考核，多采用简单工况持续加载的高加速寿命及高加速应力筛选评价方法，但难以有效覆盖用户实际使用过程中高速轴承承受的多工况变幅载荷历程。因此，急需一种基于电驱动系统全寿命周期载荷时间历程，构建与高速轴承实际失效模式关联的可靠性试验载荷谱的方法，来有效验证高速轴承可靠性水平并为其正向高性能开发提供技术支持。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电驱动系统高速轴承可靠性试验载荷谱的编制方法，关联高速轴承实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电驱动系统高速轴承可靠性试验载荷谱的编制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，根据电驱动系统全寿命周期载荷谱，关联高速轴承失效主导载荷，对转速、扭矩多维度载荷联合分布特征分析；/n步骤2，构建联合载荷下高速轴承平衡方程；/n步骤3，计算高速轴承寿命和轴承损伤并进行损伤分析；/n步骤4，确定可靠性试验载荷等级、以及各典型载荷等级时间比例关系；/n步骤5，确定轴承全寿命周期损伤目标；/n步骤6，编制高速轴承可靠性试验载荷谱。/n

【技术特征摘要】
1.一种电驱动系统高速轴承可靠性试验载荷谱的编制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，根据电驱动系统全寿命周期载荷谱，关联高速轴承失效主导载荷，对转速、扭矩多维度载荷联合分布特征分析；
步骤2，构建联合载荷下高速轴承平衡方程；
步骤3，计算高速轴承寿命和轴承损伤并进行损伤分析；
步骤4，确定可靠性试验载荷等级、以及各典型载荷等级时间比例关系；
步骤5，确定轴承全寿命周期损伤目标；
步骤6，编制高速轴承可靠性试验载荷谱。


2.根据权利要求1所述一种电驱动系统高速轴承可靠性试验载荷谱的编制方法，其特征在于：
所述步骤1中，所述高速轴承在所述多维度载荷联合分布特征分析的方法主要为：
采用多维度载荷联合计数方法统计出所述电驱动系统全寿命周期载荷谱中所述不同转速与所述不同扭矩等级下的作用频次，得出所述不同载荷等级下所述高速轴承转过的圈数。


3.根据权利要求1所述一种电驱动系统高速轴承可靠性试验载荷谱的编制方法，其特征在于：
所述步骤2构建所述高速轴承平衡方程，采用Newton-Raphson迭代法计算所述不同高速轴承接触载荷，包括以下子步骤：
步骤2-1，构建径向负荷下的所述高速轴承平衡方程；
步骤2-2，构建所述径向负荷与轴向负荷下的所述高速轴承平衡方程。


4.根据权利要求3所述一种电驱动系统高速轴承可靠性试验载荷谱的编制方法，其特征在于：
所述构建径向负荷下的所述高速轴承平衡方程具体方法为：
所述高速轴承离心力下，Qi为钢球与轴承内圈的接触载荷，Qe为钢球与轴承外圈的接触载荷，则所述轴承滚珠的离心力Fc为：
Qej-Qij＝Fc(1)，
其中，j为所述轴承滚珠的编号；



所述式(2)中，m为钢球的质量；Dm为所述高速轴承平均直径；ωm为所述轴承滚珠公转角速度；
受径向载荷的轴承在任意角位置ψj处的径向位移为：



所述式(3)中，δr为所述高速轴承内外滚到之间的相对径向位移；Pd为所述高速轴承的径向游隙；δmax为径向载荷作用线的滚动体与内外圈接触处的总弹性变形量；ε为所述高速轴承的载荷分布参数，其中ε计算方法如下：



所述高速轴承内圈的接触载荷Qij为：






其中，Qmax为所述高速轴承滚珠与滚道之间最大接触载荷；Kn为所述高速轴承滚子和滚道之间的接触刚度系数；
所述高速轴承径向接触载荷Qrj为：
Qrj＝Qiψcosψj(7)，
所述式(7)中，Qiψ是不同位置角ψj处的接触载荷；
根据轴承的力学平衡方程得出所述高速轴承径向接触载荷，所述高速轴承力学平衡方程为：



所述式(8)中，Kn为所述高速轴承滚子和滚道之间的接触刚度系数。


5.根据权利要求3所述一种电驱动系统高速轴承可靠性试验载荷谱的编制方法，其特征在于：
所述高速轴承同时承受所述径向负荷、所述轴向负荷时，所述高速轴承内外圈会产生相对位移，包括所述轴向位移δa、所述径向位移δr，所述高速轴承外圈是固定的，所述高速轴承受负荷后，所述高速轴承内圈相对于所述高速轴承外圈产生相对位移；
Db为所述高速轴承滚珠的直径；Dm为所述高速轴承的轴承平均直径；α0是所述高速轴承滚珠与滚道之间的初始接触角；
所述高速轴承受负荷后所述内圈滚道沟曲率中心所在的圆周半径Ri为
Ri＝0.5Dm+(ri-0.5Db)cosαo(9)，
所述高速轴承外圈滚道沟曲率中心所在的圆周半径R0为
Ro＝0.5Dm-(re-0.5Db)cosαo(10)，
在任意角位置ψ处，所述高速轴承内外套圈滚道沟曲率中心间的距离r为：
r＝[(GDbsinαo+δa)2+(GDbcosαo+δrcosψ)2]1/2(11)，
所述式(11)中，r为所述高速轴承内外套圈滚道沟曲率半径；G＝fe+fi-1，fn为所述高速轴承盖滚道沟曲率半径系数，fn＝rn/Db；其中n＝i、e，分别代表所述高速轴承的内圈、外圈；δa和δr分别代表所述高速...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵礼辉，王震，李其宸，刘龙杰，冯金芝，郑松林，高大威，翁硕，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31