一种电动车差速器行星齿轮点蚀分析评价方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电动车差速器行星齿轮点蚀分析评价方法及装置，包括：搭建差速器总成有限元模型，并分别定义所述差速器总成有限元模型的材料属性；分别定义所述差速器总成有限元模型中差速器壳体、第一半轴齿轮和第二半轴齿轮的边界条件；分别对所述第一半轴齿轮有限元模型和第二半轴齿轮有限元模型定义模型载荷；分别定义两个结构相同的行星齿轮有限元模型计算工况以及分别定义所述第一半轴齿轮有限元模型和第二半轴齿轮有限元模型与两个行星齿轮有限元模型之间的摩擦系数；分别对两个所述行星齿轮有限元模型进行有限元分析分别得到两个行星齿轮有限元模型有限元分析数据，并对两个所述行星齿轮有限元模型有限元分析数据分别进行点蚀分析评价。析数据分别进行点蚀分析评价。析数据分别进行点蚀分析评价。

【技术实现步骤摘要】
一种电动车差速器行星齿轮点蚀分析评价方法及装置


[0001]本专利技术公开了一种电动车差速器行星齿轮点蚀分析评价方法及装置，属于齿轮参数辅助设计领域。

技术介绍

[0002]行星齿轮传动系统是机械装置中重要的基础零部件，随着应用需求的不断变化，目前正向着高功率密度、高可靠性和长服役寿命的方向快速发展。在高接触应力和宽旋转速域的服役条件下，受复杂因素交织影响，啮合齿面易呈现出多变的损伤形式，常常表现出点蚀、微点蚀、热胶合、深层剥落以及齿面断裂等多种失效模式的随机出现。尤其在新能源电动车领域，电动车传动系统省去了变矩器、离合器等扭转减振元件，表现为一个欠阻尼系统，其直接承受电机与车轮的随机转速与转矩作用，导致差速器中的行星齿轮实际承受载荷也具有强烈的时变性和随机性，并显著影响行星齿轮的动态啮合过程，容易引发齿面点蚀，最终影响传动系统的正常工作。因此，合理预测电动车差速器行星齿轮点蚀对于行星齿轮结构设计具有重要意义。
[0003]齿轮点蚀预测主要采用以下三种方法，一是通过齿面接触应力进行预测，例如国标GB/T 10062.2
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2003《锥齿轮承载能力计算方法第2部分:齿面接触疲劳(点蚀)强度计算》采用公式法，通过选择公式中的载荷分担系数、锥齿轮系数、润滑油膜影响系数等计算齿面接触应力进行点蚀预测，认为齿面接触应力超过接触疲劳极限时，齿面的金属颗粒则脱落，齿面发生点蚀。二是通过计算膜厚比进行预测，例如论文《齿轮传动微点蚀与热胶合竞争性失效机制研究》采用半理论半经验Dowson/Higginson拟合公式，通过给定基于温变测试的润滑油特性修正系数、油膜厚度计算载荷综合修正系数、载荷分流系数等计算润滑油油膜厚度，认为润滑油最小油膜厚度与两个啮合齿面粗糙度平均值比值，即膜厚比小于阈值时，齿面则发生点蚀。三是通过应力强度因子进行预测，例如论文《基于拓展有限元的齿轮点蚀磨粒形态学特征模拟》在接触位置Von
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mises应力最大值处给出初始裂纹的长度和相对运动速度的角度，应用拓展有限元方法(XFEM)进行J积分计算点蚀裂纹扩张过程中裂纹尖端的应力强度因子，认为应力强度因子大于阈值时，齿面材料从齿面上脱离，形成齿面点蚀。以上三种方法共同优点是均能有效预测齿面点蚀，缺点是计算前需要基于经验提前给出的大量必要的系数，以致计算的接触应力、润滑油油膜厚度和应力强度因子因人而异，造成不同工程师预测的结果不同，差异较大，从而为齿轮点蚀预测工程实践带来困扰。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术提出一种电动车差速器行星齿轮点蚀分析评价方法及装置，解决目前齿轮点蚀预测计算前需要基于经验提前给出的大量必要的系数，以致计算的接触应力、润滑油油膜厚度和应力强度因子因人而异，造成不同工程师预测的结果不同，差异较大，从而为齿轮点蚀预测工程实践带来困扰的问题。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种电动车差速器行星齿轮点蚀分析评价方法，包括：
[0007]搭建差速器总成有限元模型，并分别定义所述差速器总成有限元模型的材料属性；
[0008]分别定义所述差速器总成有限元模型中差速器壳体、第一半轴齿轮和第二半轴齿轮的边界条件；
[0009]分别对所述第一半轴齿轮有限元模型和第二半轴齿轮有限元模型定义模型载荷；
[0010]分别定义两个结构相同的行星齿轮有限元模型计算工况以及分别定义所述第一半轴齿轮有限元模型和第二半轴齿轮有限元模型与两个行星齿轮有限元模型之间的摩擦系数；
[0011]分别对两个所述行星齿轮有限元模型进行有限元分析分别得到两个行星齿轮有限元模型有限元分析数据，并对两个所述行星齿轮有限元模型有限元分析数据分别进行点蚀分析评价。
[0012]优选的是，所述分别对两个所述行星齿轮有限元模型进行有限元分析分别得到两个行星齿轮有限元模型有限元分析数据之前，还包括：
[0013]调整两个所述行星齿轮有限元模型分别与第一半轴齿轮有限元模型和第二半轴齿轮有限元模型初始啮合位置，使行星齿轮与半轴齿轮初始啮合的齿面之间处于小过盈量状态，且所述小过盈量不超过0.001mm。
[0014]优选的是，所述差速器总成有限元模型的材料属性至少包括：弹性模量和泊松比；
[0015]所述定义所述差速器总成有限元模型中差速器壳体、第一半轴齿轮和第二半轴齿轮的边界条件，包括：
[0016]第一边界条件：固定所述差速器壳体有限元模型两端，其一端固定径向和轴向平动，另一端只固定径向；
[0017]第二边界条件：固定所述第一半轴齿轮有限元模型转动自由度；
[0018]第三边界条件：固定所述第二半轴齿轮有限元模型转动自由度；
[0019]第四边界条件：在所述差速器壳体有限元模型上施加绕差速器壳体中心线旋转的强制角位移。
[0020]优选的是，所述分别对所述第一半轴齿轮有限元模型和第二半轴齿轮有限元模型定义模型载荷，所述模型载荷包括均为扭矩的第一载荷、第二载荷、第三载荷、第四载荷、第五载荷和第六载荷，其中：
[0021]所述第一载荷，其大小等于0.1倍的差速器最大设计扭矩，方向沿着差速器壳体中心线施加在第一半轴齿轮上且与所述强制角位移方向相反；
[0022]所述第二载荷，其大小等于0.1倍的差速器最大设计扭矩，方向沿着差速器壳体中心线施加在第二半轴齿轮上且与所述强制角位移方向相反；
[0023]所述第三载荷，其大小等于0.3倍的差速器最大设计扭矩，方向沿着差速器壳体中心线施加在第一半轴齿轮上且与所述强制角位移方向相反；
[0024]所述第四载荷，其大小等于0.3倍的差速器最大设计扭矩，方向沿着差速器壳体中心线施加在第二半轴齿轮上且与所述强制角位移方向相反；
[0025]所述第五载荷，其大小等于1.0倍的差速器最大设计扭矩，方向沿着差速器壳体中
心线施加在第一半轴齿轮上且与所述强制角位移方向相反；
[0026]所述第六载荷，其大小等于1.0倍的差速器最大设计扭矩，方向沿着差速器壳体中心线施加在第二半轴齿轮上且与所述强制角位移方向相反。
[0027]优选的是，所述分别定义两个结构相同的行星齿轮有限元模型计算工况，包括：
[0028]第一计算工况，包括第一边界条件、第二边界条件和第二载荷；
[0029]第二计算工况，包括第一边界条件、第三边界条件和第一载荷；
[0030]第三计算工况，包括第一边界条件、第二边界条件和第四载荷；
[0031]第四计算工况，包括第一边界条件、第三边界条件和第三载荷；
[0032]第五计算工况，包括第一边界条件、第二边界条件和第六载荷；
[0033]第六计算工况，包括第一边界条件、第三边界条件和第五载荷；
[0034]第七计算工况，包括第四边界条件。
[0035]优选的是，所述分别对两个所述行星齿轮有限元模型进行有限元分析分别得到两个行星齿轮有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动车差速器行星齿轮点蚀分析评价方法，其特征在于，包括：搭建差速器总成有限元模型，并分别定义所述差速器总成有限元模型的材料属性；分别定义所述差速器总成有限元模型中差速器壳体、第一半轴齿轮和第二半轴齿轮的边界条件；分别对所述第一半轴齿轮有限元模型和第二半轴齿轮有限元模型定义模型载荷；分别定义两个结构相同的行星齿轮有限元模型计算工况以及分别定义所述第一半轴齿轮有限元模型和第二半轴齿轮有限元模型与两个行星齿轮有限元模型之间的摩擦系数；分别对两个所述行星齿轮有限元模型进行有限元分析分别得到两个行星齿轮有限元模型有限元分析数据，并对两个所述行星齿轮有限元模型有限元分析数据分别进行点蚀分析评价。2.根据权利要求1所述的一种电动车差速器行星齿轮点蚀分析评价方法，其特征在于，所述分别对两个所述行星齿轮有限元模型进行有限元分析分别得到两个行星齿轮有限元模型有限元分析数据之前，还包括：调整两个所述行星齿轮有限元模型分别与第一半轴齿轮有限元模型和第二半轴齿轮有限元模型初始啮合位置，使行星齿轮与半轴齿轮初始啮合的齿面之间处于小过盈量状态，且所述小过盈量不超过0.001mm。3.根据权利要求2所述的一种电动车差速器行星齿轮点蚀分析评价方法，其特征在于，所述差速器总成有限元模型的材料属性至少包括：弹性模量和泊松比；所述定义所述差速器总成有限元模型中差速器壳体、第一半轴齿轮和第二半轴齿轮的边界条件，包括：第一边界条件：固定所述差速器壳体有限元模型两端，其一端固定径向和轴向平动，另一端只固定径向；第二边界条件：固定所述第一半轴齿轮有限元模型转动自由度；第三边界条件：固定所述第二半轴齿轮有限元模型转动自由度；第四边界条件：在所述差速器壳体有限元模型上施加绕差速器壳体中心线旋转的强制角位移。4.根据权利要求3所述的一种电动车差速器行星齿轮点蚀分析评价方法，其特征在于，所述分别对所述第一半轴齿轮有限元模型和第二半轴齿轮有限元模型定义模型载荷，所述模型载荷包括均为扭矩的第一载荷、第二载荷、第三载荷、第四载荷、第五载荷和第六载荷，其中：所述第一载荷，其大小等于0.1倍的差速器最大设计扭矩，方向沿着差速器壳体中心线施加在第一半轴齿轮上且与所述强制角位移方向相反；所述第二载荷，其大小等于0.1倍的差速器最大设计扭矩，方向沿着差速器壳体中心线施加在第二半轴齿轮上且与所述强制角位移方向相反；所述第三载荷，其大小等于0.3倍的差速器最大设计扭矩，方向沿着差速器壳体中心线施加在第一半轴齿轮上且与所述强制角位移方向相反；所述第四载荷，其大小等于0.3倍的差速器最大设计扭矩，方向沿着差速器壳体中心线施加在第二半轴齿轮上且与所述强制角位移方向相反；所述第五载荷，其大小等于1.0倍的差速器最大设计扭矩，方向沿着差速器壳体中心线
施加在第一半轴齿轮上且与所述强制角位移方向相反；所述第六载荷，其大小等于1.0倍的差速器最大设计扭矩，方向沿着差速器壳体中心线施加在第二半轴齿轮上且与所述强制角位移方向相反。5.根据权利要求4所述的一种电动车差速器行星齿轮点蚀分析评价方法，其特征在于，所述分别定义两个结构相同的行星齿轮有限元模型计算工况，包括：第一计算工况，包括第一边界条件、第二边界条件和第二载荷；第二计算工况，包括第一边界条件、第三边界条件和第一载荷；第三计算工况，包括第一边界条件、第二边界条件和第四载荷；第四计算工况，包括第一边界条件、第三边界条件和第三载荷；第五计算工况，包括第一边界条件、第二边界条件和第六载荷；第六计算工况，包括第一边界条件、第三边界条件和第五载荷；第七计算工况，...

【专利技术属性】
技术研发人员：康一坡，闫博，张尤龙，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：