一种计及路面激励的减速器疲劳寿命预测方法技术

本发明专利技术具体涉及一种计及路面激励的减速器疲劳寿命预测方法，包括：基于待测车辆构建对应的减速器刚柔耦合多体动力学模型；基于待测车辆构建对应的搭载有减速器刚柔耦合多体动力学模型的整车虚拟样机模型；向整车虚拟样机模型施加单独的旋转激励并提取对应的减速器动荷载目标值；向整车虚拟样机模型施加同步的旋转激励和路面激励并提取对应的减速器动荷载实际值；对减速器动荷载目标值和减速器动荷载实际值进行对比，得到路面激励对减速器疲劳寿命的预测影响分量。本发明专利技术方法能够有效反映路面激励对减速器疲劳寿命影响分量，从而能够应用于其他减速器疲劳寿命分析中计及路面激励对减速器疲劳寿命影响分量来辅助提升减速器疲劳寿命预测的准确性。速器疲劳寿命预测的准确性。速器疲劳寿命预测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种计及路面激励的减速器疲劳寿命预测方法


[0001]本专利技术涉及减速器疲劳寿命分析
，具体涉及一种计及路面激励的减速器疲劳寿命预测方法。

技术介绍

[0002]在目前能源枯竭及环境恶劣的双重推动下，汽车作为能源消耗和污染排放的主要行业之一，面临着迫切的转机及严峻的挑战。近年来纯电动汽车的快速发展，正在开创全球汽车产业的新格局，在节能环保方面不容忽视的优势使其成为未来汽车技术发展毋庸置疑的主攻方向。电动汽车动力总成的发展趋势是高度集成化，一般由电机、减速差速器及电机控制器组成。减速器是电动汽车动力传动系的关键部件之一，位于电机与驱动轮之间，承担着动力传递、减速增扭和差速的功能，在影响电动汽车续航里程和车辆性能起到重要作用。
[0003]针对现有减速器疲劳寿命试验方法准确性差的问题，公开号为CN113076648A的中国专利公开了《一种减速器疲劳加速试验和剩余寿命预测方法及存储处理系统》，其方法包括：获取待预测减速器的疲劳性能参数，疲劳性能参数包括：平均无故障时间和应力循环次数，疲劳性能参数为理想状态下的疲劳寿命表征参数；基于疲劳性能参数，构建减速器的性能退化模型；采用预先构建的疲劳加速模型以及性能退化模型，筛选加速因子，进行加速试验，得到减速器在当前阶段的疲劳耐久性和性能退化试验结果，当前阶段的疲劳耐久性包括：剩余的平均无故障时间以及剩余的应力循环次数；根据当前阶段的疲劳耐久性，预测减速器的剩余寿命。
[0004]上述现有方案中的减速器疲劳加速试验和剩余寿命预测方法通过设置的疲劳性能参数实现减速器疲劳寿命预测的，其减速器疲劳寿命的预测准确性需要依赖疲劳性能参数设置的精度，因此现有方案难以有效保证减速器疲劳寿命预测准确性。对于减速器而言，其疲劳寿命与所受复杂载荷息息相关，其中旋转激励是影响减速器疲劳寿命的关键因素。但申请人发现，除旋转激励之外，路面激励也是影响减速器疲劳寿命的重要因素之一，因此考虑路面激励对于减速器疲劳寿命的影响分量同样非常重要，如果能够分析获得路面激励对于减速器疲劳寿命预测的分量值，就可以在减速器疲劳寿命分析应用中，在结合其他激励因素对于减速器疲劳寿命的预测结果基础上，结合路面激励对于减速器疲劳寿命预测的分量值进行联合预测分析。
[0005]然而，路面激励对减速器疲劳寿命的影响具有很强的不确定性，例如，平坦的路面对减速器疲劳寿命的影响可以忽略，而极度不平坦的里面对减速器疲劳寿命的影响非常大，并且减速器疲劳寿命受到综合性因素影响，难以通过路面激励单一维度的测量来直接获得路面激励对于减速器疲劳寿命的影响分量。因此，如何设计一种能够有效提取路面激励对减速器疲劳寿命影响分量的减速器疲劳寿命预测方法是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种能够有
效反映路面激励对减速器疲劳寿命影响分量的减速器疲劳寿命预测方法，从而能够应用于其他减速器疲劳寿命分析中计及路面激励对减速器疲劳寿命影响分量来辅助提升减速器疲劳寿命预测的准确性。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0008]一种计及路面激励的减速器疲劳寿命预测方法，包括以下步骤：
[0009]S1：基于待测车辆构建对应的减速器刚柔耦合多体动力学模型；
[0010]S2：基于待测车辆构建对应的搭载有所述减速器刚柔耦合多体动力学模型的整车虚拟样机模型；
[0011]S3：向所述整车虚拟样机模型施加单独的旋转激励并提取对应的减速器动荷载目标值；
[0012]S4：向所述整车虚拟样机模型施加同步的旋转激励和路面激励并提取对应的减速器动荷载实际值；然后对所述减速器动荷载目标值和所述减速器动荷载实际值进行对比，得到路面激励对减速器疲劳寿命的预测影响分量。
[0013]优选的，步骤S1中，通过如下步骤构建所述减速器刚柔耦合多体动力学模型：
[0014]S101：基于待测车辆构建对应的减速器壳体有限元模型；
[0015]S102：基于待测车辆构建对应的减速器总成刚性体模型；然后将所述减速器总成刚性体模型导入设置的多体动力学分析软件中，并定义所述减速器总成刚性体模型对应零部件的参数，施加对应的约束条件和边界条件；
[0016]S103：根据所述减速器壳体有限元模型生成对应的用于描述柔性弹性变形的壳体模态中性文件；
[0017]S104：将所述壳体模态中性文件导入所述多体动力学分析软件中，替换所述减速器总成刚性体模型中对应的刚性体部件；
[0018]S105：完成所述减速器刚柔耦合多体动力学模型的构建。
[0019]优选的，步骤S101中，构建得到所述减速器壳体有限元模型后：对所述减速器壳体有限元模型进行壳体自由模态实验，以验证所述减速器壳体有限元模型的准确性。
[0020]优选的，步骤S105中，构建得到所述减速器刚柔耦合多体动力学模型后：分别设定相对的低速低扭、低速高扭、高速低扭和高速高扭四种工况，对所述减速器刚柔耦合多体动力学模型进行仿真分析，通过对比仿真后的传动比、啮合力和啮合频率验证所述减速器刚柔耦合多体动力学模型的正确性、测试所述减速器刚柔耦合多体动力学模型的响应情况。
[0021]优选的，步骤S2中，通过如下步骤构建整车虚拟样机模型：
[0022]S201：基于待测车辆分别构建对应的车身子系统模型、前悬架子系统模型、后悬架子系统模型、转向子系统模型和轮胎子系统模型；
[0023]S202：根据所述减速器刚柔耦合多体动力学模型构建对应的动力总成子系统模型；
[0024]S203：定义所述车身子系统模型、所述前悬架子系统模型、所述后悬架子系统模型、所述转向子系统模型、所述轮胎子系统模型和所述动力总成子系统模型之间的约束条件及边界条件，并确定所述动力总成子系统模型的悬置方式，以组合形成对应的虚拟样机模型；
[0025]S204：完成搭载有所述减速器刚柔耦合多体动力学模型的所述整车虚拟样机模型
的构建。
[0026]优选的，步骤S2中，构建得到所述整车虚拟样机模型后：施加多种不同幅值的正弦信号对搭载有所述减速器刚柔耦合多体动力学模型的所述整车虚拟样机模型进行调试。
[0027]优选的，步骤S3和S4中，所述减速器动荷载包括减速器的齿轮啮合力和齿轮轴系转矩。
[0028]优选的，步骤S3中，所述单独的旋转激励包括设置的车速；
[0029]向所述整车虚拟样机模型施加设置的车速，然后提取对应的齿轮啮合力和齿轮轴系转矩作为齿轮啮合力目标值和齿轮轴系转矩目标值。
[0030]优选的，步骤S4中，所述同步的旋转激励和路面激励包括车速和路面不平度；
[0031]向所述整车虚拟样机模型施加多个不同的车速和路面不平度，并分别提取对应的齿轮啮合力实际值和齿轮轴系转矩实际值；
[0032]根据公式分别计算施加对应车速和路面不平度时的齿轮啮合力偏离度和齿轮轴系转矩偏离度；式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及路面激励的减速器疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：基于待测车辆构建对应的减速器刚柔耦合多体动力学模型；S2：基于待测车辆构建对应的搭载有所述减速器刚柔耦合多体动力学模型的整车虚拟样机模型；S3：向所述整车虚拟样机模型施加单独的旋转激励并提取对应的减速器动荷载目标值；S4：向所述整车虚拟样机模型施加同步的旋转激励和路面激励并提取对应的减速器动荷载实际值；然后对所述减速器动荷载目标值和所述减速器动荷载实际值进行对比，得到路面激励对减速器疲劳寿命的预测影响分量。2.如权利要求1所述的计及路面激励的减速器疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤S1中，通过如下步骤构建所述减速器刚柔耦合多体动力学模型：S101：基于待测车辆构建对应的减速器壳体有限元模型；S102：基于待测车辆构建对应的减速器总成刚性体模型；然后将所述减速器总成刚性体模型导入设置的多体动力学分析软件中，并定义所述减速器总成刚性体模型对应零部件的参数，施加对应的约束条件和边界条件；S103：根据所述减速器壳体有限元模型生成对应的用于描述柔性弹性变形的壳体模态中性文件；S104：将所述壳体模态中性文件导入所述多体动力学分析软件中，替换所述减速器总成刚性体模型中对应的刚性体部件；S105：完成所述减速器刚柔耦合多体动力学模型的构建。3.如权利要求2所述的计及路面激励的减速器疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤S101中，构建得到所述减速器壳体有限元模型后：对所述减速器壳体有限元模型进行壳体自由模态实验，以验证所述减速器壳体有限元模型的准确性。4.如权利要求2所述的计及路面激励的减速器疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤S105中，构建得到所述减速器刚柔耦合多体动力学模型后：分别设定相对的低速低扭、低速高扭、高速低扭和高速高扭四种工况，对所述减速器刚柔耦合多体动力学模型进行仿真分析，通过对比仿真后的传动比、啮合力和啮合频率验证所述减速器刚柔耦合多体动力学模型的正确性、测试所述减速器刚柔耦合多体动力学模型的响应情况。5.如权利要求1所述的计及路面激励的减速器疲劳寿命预测方法，其特征在于，步骤S2中，通过如下步骤构建整车虚拟样机模型：S201：基于待测车辆分别构建对应的车身子系统模型、前悬架子系统模型、后悬架子系统模型、转向...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹喜红，李金晓，袁冬梅，支川银，陈袁莉，向刚，王占飞，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：