一种花键式转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种花键式转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限仿真方法，涉及到零部件性能测试领域，包括：S1、采用有限元数值建模软件，对花键式转向中间轴三维数模进行几何清理；S2、将花键式转向中间轴在有限元数值建模软件中进行网格划分；S3、将花键式转向中间轴在有限元数值建模软件中进行各部件之间的装配关系及运动关系的定义；S4、对模型进行材料属性赋予并按照试验条件定义好边界约束条件，并通过有限元求解软件进行求解计算；S5、对计算结果数据后处理得到花键式转向中间轴约翰逊弹性极限以及在花键式转向中间轴约翰逊弹性极限下的扭转刚度。能够缩短产品的研发周期、得到准确的转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限性能参数。极限性能参数。极限性能参数。

【技术实现步骤摘要】
一种花键式转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限仿真方法


[0001]本专利技术涉及到零部件性能测试领域，尤其涉及到一种花键式转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限仿真方法。

技术介绍

[0002]目前，转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限性能参数主要通过万向节静扭试验台测试获得；试验时将万向节及其转向中间轴总成按装车要求通过夹具安装到位，右端扭力输出机构将扭力传递给试验件，左端可调固定机座将试验件固定，按照试验要求施加相应的扭力，并记录各状态下的扭矩和扭矩角及驱动轴、万向节或中间轴的扭角随扭矩变化的特性曲线；然后根据QC/T1020
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2015《汽车等速万向节及其总成试验方法》标准对于试验的要求，计算出转向中间轴约翰逊弹性极限扭转刚度以及约翰逊弹性极限扭矩。
[0003]然而现有技术存在的问题主要有以下几个方面：
[0004](1)产品的研发周期长，运用台架试验获取转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限性能参数需要有物理样机，在产品的设计初期不能确定转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限性能参数是否满足使用要求，加长了产品的研发周期；
[0005](2)产品研发成本过高，产品从概念设计到最终设计方案确定，期间需要经过3轮设计迭代。每一轮的设计方案都需要通过试验测试来获取转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限性能参数，试验测试所产生的费用都增加了产品的开发成本；
[0006](3)单次试验结果的不稳定性，每一次试验过程中试验设备存在的不稳定性以及同批次产品之间存在的物理差异性，导致转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限性能参数试验结果往往具有一定的发散性。试验中需要进行4个样本以上的测试才能得到比较稳定的试验结果。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种花键式转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限仿真方法，用于解决上述技术问题。
[0008]本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种花键式转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限仿真方法，包括：
[0010]S1、采用有限元数值建模软件，对所述花键式转向中间轴三维数模进行几何清理；
[0011]S2、将所述花键式转向中间轴在所述有限元数值建模软件中进行网格划分；
[0012]S3、将所述花键式转向中间轴在所述有限元数值建模软件中进行各部件之间的装配关系及运动关系的定义，形成模型；
[0013]S4、对所述模型进行材料属性赋予并按照试验条件定义好边界约束条件，并通过有限元求解软件进行求解计算；
[0014]S5、对计算结果数据后处理得到花键式转向中间轴约翰逊弹性极限以及在所述花键式转向中间轴约翰逊弹性极限下的扭转刚度。
[0015]作为优选，在所述S1中，需要保留所述花键式转向中间轴的载荷承受件，去除所述花键式转向中间轴的非载荷承受件。
[0016]作为进一步的优选，所述载荷承受件包括下转向节叉、下内节叉、公轴、母轴、上内节叉、EPS节叉、十字轴及滚针轴承。
[0017]作为进一步的优选，所述非载荷承受件包括油封及注塑环。
[0018]作为进一步的优选，在所述S2中，对所有的花键区域采用0.2mm的四面体网格划分，所有的滚针采用0.2mm的六面体网格划分，所有所述滚针轴承采用0.2mm的六面体网格划分，所有与所述滚针轴承配合的位置均采用0.2mm六面体网格划分。
[0019]作为优选，在所述S4中，在进行求解计算过程中，同时指定输出求解过程的加载扭矩
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扭转角度结果。
[0020]作为优选，所述有限元数值建模软件为HyperWorks。
[0021]作为优选，所述有限元求解软件Abaqus standard。
[0022]上述技术方案具有如下优点或有益效果：
[0023](1)本专利技术中，采用本专利技术的仿真方法后研发周期能缩减至4个月，相比于现有技术中的转向中间轴的6个月的研发周期，使得研发速度提升了33.3％，极大地缩短了产品的市场投放周期，其带来的时间成本效益不可估计；
[0024](2)本专利技术中，现有技术中从转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限性能参数测试开始到获得试验数据所需要的周期为15天，而采用本专利技术技术只需2天即可得到产品的性能数据，极大地提升了效率；
[0025](3)本专利技术中，按现有技术，从产品概念设计到最终产品交付客户，期间总共要进行3轮静扭试验，每1轮试验测试4个样本所需的物理样机成本及委托测试费用大概8万元，总共3轮共计24万元；而采用本专利技术的技术后只需进行最后1轮静扭试验，静扭试验成本共8万元，相比于现有技术节省测试费用16万元，极大地降低了产品研发试验成本；
[0026](4)本专利技术中，按现有技术，无需进行仿真计算，获得转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限性能参数的仿真计算成本为0元，而采用本专利技术技术共需要进行2轮仿真计算，考虑仿真计算工作人力成本、仿真计算软件成本及计算器硬件成本，2轮仿真计算成本大概10万元；
[0027](5)本专利技术中，综合考虑静扭试验成本与仿真计算成本，采用本专利技术技术后每1款产品整体研发费用可以节省6万元；全年立项研发的转向中间轴大约在30款左右，采用本专利技术技术全年可节约产品研发费用180万元；
[0028](6)本专利技术中，按现有技术，单次试验测得的转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限性能参数误差为≤20％；而采用本专利技术技术，单次仿真计算的转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限性能参数误差为≤10％，采用本专利技术技术，产品性能参数误差能降低1倍。
附图说明
[0029]图1是约翰逊弹性极限的位置确定示意图(QC/T 1020
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2015)。
[0030]图2是本专利技术中花键式转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限仿真方法的流程图；
[0031]图3是花键式转向中间轴的结构示意图；
[0032]图4是下转向节叉和下内节叉装配的结构示意图。
[0033]图中：1、公轴；2、母轴；3、上内节叉；4、下内节叉；5、下转向节叉；6、EPS节叉；7、十字轴；8、注塑环。
具体实施方式
[0034]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]在本专利技术的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0036]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种花键式转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限仿真方法，其特征在于，包括：S1、采用有限元数值建模软件，对所述花键式转向中间轴三维数模进行几何清理；S2、将所述花键式转向中间轴在所述有限元数值建模软件中进行网格划分；S3、将所述花键式转向中间轴在所述有限元数值建模软件中进行各部件之间的装配关系及运动关系的定义，形成模型；S4、对所述模型进行材料属性赋予并按照试验条件定义好边界约束条件，并通过有限元求解软件进行求解计算；S5、对计算结果数据后处理得到花键式转向中间轴约翰逊弹性极限以及在所述花键式转向中间轴约翰逊弹性极限下的扭转刚度。2.如权利要求1所述的花键式转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限仿真方法，其特征在于，在所述S1中，需要保留所述花键式转向中间轴的载荷承受件，去除所述花键式转向中间轴的非载荷承受件。3.如权利要求2所述的花键式转向中间轴静扭刚度及扭转弹性极限仿真方法，其特征在于，所述载荷承受件包括下转向节叉、下内节叉、公轴、母轴、上内节叉、EPS节叉、十字轴及滚针...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁海琴，张浩洋，富绪光，尹凡，胡海波，
申请(专利权)人：新乡航空工业集团有限公司上海分公司，
类型：发明
国别省市：