一种电动车差速器一字轴的疲劳寿命计算方法技术

本发明专利技术是一种电动车差速器一字轴的疲劳寿命计算方法。包括一、搭建差速器一字轴的有限元模型；二、定义有限元模型材料属性；三、施加有限元模型边界条件；四、施加第一载荷；五、定义过载计算工况；六、进行过载计算工况的有限元分析；七、施加第二载荷；八、施加第三载荷；九、施加第四载荷；十、施加第五载荷；十一、定义疲劳计算工况；十二、进行疲劳计算工况的有限元分析；十三、进行低轴疲劳损伤计算；十四、进行高周疲劳损伤计算；十五、进行总损伤计算；十六、进行一字轴疲劳寿命计算。本发明专利技术考虑了低周疲劳损伤的影响,解决了差速器一字轴因其空间限制导致一字轴局部位置发生塑性变形,产生低周疲劳损伤,对寿命影响大的问题。低周疲劳损伤,对寿命影响大的问题。低周疲劳损伤,对寿命影响大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电动车差速器一字轴的疲劳寿命计算方法


[0001]本专利技术涉及汽车
，具体的说是一种电动车差速器一字轴的疲劳寿命计算方法。

技术介绍

[0002]电动车的动力源为驱动电机，具有低速恒转矩的特点，其使得传动系统经常承受较大的冲击载荷，特别是在车辆起步阶段尤其明显；驱动电机与传动系统之间没有离合器，而是直接采用花键连接或采用一体轴式连接，连接刚度较大，其进一步加重了传动系统的受载冲击程度；电动车具备制动能量回收功能，在制动能量回收时，传动系统受力与倒挡类似，其大大增加了类似倒挡时的零部件受载冲击次数；相比于传统燃油汽车，驱动电机使得传动系统转矩动态响应更快，传动系统冲击问题尤其突出，特别对于差速器一字轴，因其空间限制，尺寸较小，受力更加恶劣，其将导致一字轴局部位置发生塑性变形，产生低周疲劳损伤，虽然低周疲劳循环次数少，但对寿命影响较大，因此，一字轴疲劳寿命预测应考虑低周疲劳损伤的影响。
[0003]目前，电动车传动系统疲劳寿命预测主要沿用传统燃油车传动系统高周疲劳寿命预测方法，很少考虑较大冲击载荷引起的低周疲劳损伤影响。例如，论本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动车差速器一字轴的疲劳寿命计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、搭建差速器一字轴的装配有限元模型；步骤二、定义有限元模型材料属性；步骤三、施加有限元模型的边界条件；步骤四、施加第一载荷；所述第一载荷为一等于3倍的前进挡最大设计扭矩的较大扭矩M0；步骤五、定义过载计算工况；所述过载计算工况包括第一计算工况；所述第一计算工况包括步骤三的边界条件、步骤四的第一载荷；步骤六、进行过载计算工况的有限元分析；步骤七、施加第二载荷；所述第二载荷为较大冲击疲劳扭矩的第一波峰扭矩M1，第一波峰扭矩M1的绝对值不小于一字轴疲劳关键位置开始产生较大塑性应变时的扭矩M
01
；第一波峰扭矩M1取为2倍的前进挡最大设计扭矩；步骤八、施加第三载荷；所述第三载荷为较大冲击疲劳扭矩的第一波谷扭矩M2，第一波谷扭矩M2的绝对值不小于一字轴疲劳关键位置开始产生较大塑性应变时的扭矩M
01
；第一波谷扭矩M2取为1.5倍的倒挡最大设计扭矩；步骤九、施加第四载荷；所述第四载荷为较小冲击疲劳扭矩的第二波峰扭矩M3，第二波峰扭矩M3的绝对值小于一字轴疲劳关键位置开始产生较大塑性应变时的扭矩M
01
；第二波峰扭矩M3取为1倍的前进挡最大设计扭矩；步骤十、施加第五载荷；所述第五载荷为较小冲击疲劳扭矩的第二波谷扭矩M4，第二波谷扭矩M4的绝对值小于一字轴疲劳关键位置开始产生较大塑性应变时的扭矩M
01
；第二波谷扭矩M4取为0.5倍的倒挡最大设计扭矩；步骤十一、定义疲劳计算工况；所述疲劳计算工况包括第二计算工况、第三计算工况、第四计算工况和第五计算工况；所述第二计算工况包括步骤三的边界条件和步骤七的第二载荷；所述第三计算工况包括步骤三的边界条件和步骤八的第三载荷；所述第四计算工况包括步骤三的边界条件和步骤九的第四载荷；所述第五计算工况包括步骤三的边界条件和步骤十的第五载荷；步骤十二、进行疲劳计算工况的有限元分析；步骤十三、进行低轴疲劳损伤计算；步骤十四、进行高周疲劳损伤计算；步骤十五、进行总损伤计算；步骤十六、进行一字轴疲劳寿命计算。2.根据权利要求1所述的一种电动车差速器一字轴的疲劳寿命计算方法,其特征在于,所述步骤一，对差速器总成中各零件即一字轴、行星齿轮、半轴齿轮、销轴、差速器壳体、垫片进行实体网格划分；对相互接触部位的网格进行细划分，其它未接触部位的网格进行粗划分；通过定义相接触零部件之间的接触关系将各部件装配在一起。3.根据权利要求1所述的一种电动车差速器一字轴的疲劳寿命计算方法,其特征在于,所述步骤二，
定义各零部件有限元模型材料的弹性模量E、泊松比μ、应力应变关系；其中，只定义一字轴材料的真实应力σ和塑性应变ε
pl
关系，根据公式(1)至公式(4)将零部件材料的名义应力、名义应变转化为真实应力σ和塑性应变ε
pl
，并赋给一字轴有限元模型；σ＝σ
nom
(1+ε
nom
)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)ε＝ln(1+ε
nom
)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)ε
pl
＝ε
‑
ε
el
ꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，σ为真实应力；ε为真实应变；σ
nom
为名义应力；ε
nom
为名义应变；ε
pl
为塑性应变；ε
el
为弹性应变；材料真实应力σ等于材料屈服强度极限时，塑性应变ε
pl
不为0；当材料塑性应变ε
pl
小于1
×
10
‑5时，将相应的真实应力σ直接取为0；当塑性应变ε
pl
超出材料延伸率时，真实应力σ恒等于材料延伸率对应的真实应力。4.根据权利要求1所述的一种电动车差速器一字轴的疲劳寿命计算方法,其特征在于,所述步骤三，有限元模型边界条件包括两部分，一是固定差速器壳体两端，其中一端固定径向和轴向平动，另一端只固定径向，以模拟锥轴承对差速器壳体的支撑作用；二是固定半轴齿轮，约束半轴齿轮旋转自由度，以模拟半轴对半轴齿轮的支反力作用；所述差速器壳体两端借助RBE2单元和圆柱坐标系进行固定；所述RBE2单元的主点选择差速器壳体中心线上一点，从点选择与锥轴承内径表面相接触的差速器壳体表面节点；圆柱坐标系原点o位于差速器壳体中心线上，Z轴与差速器壳体中心线重合，rot平面垂直于Z轴所述半轴齿轮旋转借助RBE3单元和圆柱坐标系进行固定；所述RB...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱学武，康一坡，张尤龙，闫博，李俊楼，刘艳玲，刘明远，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：