基于载荷谱的MT变速器疲劳设计及试验研究

疲劳强度是影响机械系统可靠性和使用寿命的一个重要因素,国外对此进行了大量的研究,发展了疲劳设计方法,广泛应用于航空、汽车、造船等领域。随着机械系统向高温,高速,和大型方向发展,应力越来越高,许多发达国家越来越重视疲劳强度的研究和设计工作,开发出各种疲劳设计软件,用于机械产品的设计。 国内有关大学、研究所对于疲劳设计也进行了研究,在一些航空飞机、军用车辆的设计中应用了疲劳设计的方法。疲劳设计在满足强度要求的前提下,对实现汽车变速器的小型化、轻量化有重要的作用。但目前,国内各汽车变速器厂家在变速器的设计开发中,应用疲劳设计方法的还不多。这是对疲劳设计方法的认识不够和缺乏载荷谱、S-N曲线等基础数据等原因造成的。 本文属于国家“863”项目——“ISG型混合动力长安轿车开发”中的研发内容,目的是设计开发出满足混合动力轿车需要的机械式变速器。该变速器的设计采用了疲劳设计的方法。结合本项目和国内对疲劳设计方法的研究现状,本文对机械式变速器的疲劳设计方法进行了研究,取得了如下成果: 1、进行了变速器的速比匹配设计。利用ADVISOR仿真软件对整车的各项性能进行仿真,采用正交分析方法对变速器的各档速比进行分析,最终得到优化后的各档传动比; 2、设计了变速器道路载荷谱采集处理系统,经使用证明其是可靠的。制定了采集处理方案,并进行了实车数据采集。通过对采集到的数据进行分析处理,得到了设计用的载荷谱; 3、制定出齿轮疲劳试验方案,并进行了齿轮疲劳试验。通过分析处理试验数据,得到了齿轮材料S-N曲线; 4、应用疲劳累积损伤原理,使用设计软件对变速器里进行了疲劳设计; 5、对变速器疲劳寿命试验方法进行分析,确定出试验方案。然后在此基础上,搭建了变速器疲劳寿命试验台,对设计的变速器进行了疲劳寿命试验,试验结果分析证明,新开发变速器满足设计要求。