專利名稱：汽車變速器軸承的選配及壽命評(píng)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車變速器產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，具體涉及汽車變速器軸承的選配及壽命評(píng)定方法。
背景技術(shù)：
變速器是汽車重要的動(dòng)力總成，承擔(dān)著汽車動(dòng)力傳遞和變速的繁重任務(wù)。變速器中的軸 承是連接傳遞動(dòng)力的變速齒輪和傳動(dòng)軸的關(guān)鍵零件，它對齒輪起著支撐、定位和正常運(yùn)轉(zhuǎn)的 重要作用。是變速器各檔變速齒輪正常工作和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力有效傳遞的重要保障。由于軸承工 作頻率高、負(fù)荷大，工況復(fù)雜，不同部位和工況使用頻率各有不同。因此，變速器軸承的合 理選配與壽命評(píng)定，成為了汽車動(dòng)力總成可靠性設(shè)計(jì)中重要而復(fù)雜的問題。
變速器軸承選配的關(guān)鍵在于要在正確確定軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的前提下，選擇最佳匹配效果 的軸承，而軸承所受動(dòng)載荷的確定是一個(gè)復(fù)雜的過程，這不僅與變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式、軸 承支撐點(diǎn)的位置有關(guān)，而且還與傳動(dòng)軸輸入、輸出扭矩、各種不同工況下變速器齒輪受力狀 況有關(guān)。同時(shí)由于汽車行駛過程中換檔頻繁、運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，使得傳動(dòng)軸輸出扭矩始終處于動(dòng)態(tài) 的變化中，變速器軸承受力的大小、方向也隨各種因素不斷發(fā)生改變，使得其實(shí)際載荷的確 定和分析更加錯(cuò)綜復(fù)雜。而軸承所受動(dòng)載荷現(xiàn)有技術(shù)中汽車變速器軸承的選配及壽命評(píng)定， 通常需要根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)支持并進(jìn)行多次反復(fù)的試算和試驗(yàn)取得結(jié)果，分析過程復(fù)雜，計(jì)算工 作量大，計(jì)算精度低，周期長，因此，在變速器產(chǎn)品開發(fā)過程中，傳統(tǒng)的軸承的選配和校核 計(jì)算方法，遠(yuǎn)不能適應(yīng)汽車產(chǎn)品快速開發(fā)和可靠性設(shè)計(jì)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種汽車變速器軸承的選配及壽命評(píng)定方法，其目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中， 汽車變速器軸承的選配及壽命評(píng)定完全依賴于經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)試算，而沒有一套科學(xué)完整的理論 和通用的評(píng)定方法和界定的標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致分析過程復(fù)雜，計(jì)算工作量大，計(jì)算精度低，周 期長，選配合理性評(píng)判準(zhǔn)則不明確等弊端。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于汽 車變速器各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸承選配及壽命評(píng)定方法，針對各種結(jié)構(gòu)模式和工況，通過選用相 應(yīng)的模塊，進(jìn)行軸承選型計(jì)算和壽命校核評(píng)定，并可同時(shí)進(jìn)行多方案的比較選擇，達(dá)到有效 地加快變速器設(shè)計(jì)開發(fā)速度，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，減少開發(fā)過程中試驗(yàn)驗(yàn)證的經(jīng)費(fèi)，合理
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配置軸承，在保證整機(jī)的可靠性的前提下，最大限度地降低產(chǎn)品成本，實(shí)現(xiàn)整機(jī)和關(guān)鍵零部 件等壽命設(shè)計(jì)的目標(biāo)。
汽車變速器軸承的選配及壽命評(píng)定方法，其特征在于在汽車變速器常用結(jié)構(gòu)、工作檔 位、支承位置的基礎(chǔ)上，以變速器支撐軸為基本單位，建立各傳動(dòng)系統(tǒng)方案下的支撐軸受力 模型和分析計(jì)算模塊；并按如下步驟進(jìn)行
a) 根據(jù)設(shè)計(jì)需求，首先選擇傳動(dòng)系統(tǒng)方案，進(jìn)行系統(tǒng)模型選擇，并選擇分析計(jì)算模塊；
b) 輸入整車性能及變速器相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行各傳動(dòng)軸模塊的受力分析
① 根據(jù)各模塊的特點(diǎn)，分析其扭矩；
② 進(jìn)行各模塊中連接齒輪的受力分析；
③ 分析各模塊不同支承位置的受力狀況；
c) 輸入所選軸承的各參數(shù)進(jìn)行軸承校核計(jì)算
① 根據(jù)整車參數(shù)，計(jì)算各模塊軸承的期望壽命值；
② 選取支承位置，根據(jù)不同支承點(diǎn)軸承的受力特點(diǎn)，進(jìn)行軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算和 壽命試算；
③ 計(jì)算各支承點(diǎn)軸承的期望壽命值與初選軸承計(jì)算壽命進(jìn)行比較，判定是否滿足；
d) 當(dāng)計(jì)算出的各模塊軸承的壽命值不滿足期望壽命值時(shí)，可反復(fù)在軸承數(shù)據(jù)庫中選擇不 同的軸承，重復(fù)上述步驟C);
e) 可進(jìn)行多方案對比計(jì)算，直到得到滿意結(jié)果，最終選定合適軸承。
所述的支撐軸受力模型，可分為五大分析計(jì)算模塊即兩軸式變速器的兩軸式輸入模塊， 兩軸式輸出模塊，三軸式變速器的三軸式輸入軸模塊，三軸式中間軸模塊，三軸式輸出軸模 塊，對各個(gè)模塊單獨(dú)進(jìn)行受力分析，且各模塊之間相互獨(dú)立，并可根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行組合。
所述步驟b)中的支撐軸模塊的受力分析包括不同檔位、不同工況條件下的支撐軸受力情 況，C)中②所述的選取支承位置，分為若干個(gè)支承，即前支撐、中間支撐和后支撐，然后輸 入軸承類型、軸承型號(hào)、各檔時(shí)間利用率，計(jì)算出軸承各檔當(dāng)量動(dòng)載荷、各檔工作壽命、及 不穩(wěn)定載荷工況下軸承的壽命。
本發(fā)明提出的方法在建立了多種計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，有效地解決了各類汽車變速器傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)在不同檔位、不同支承位置軸承的選配和壽命評(píng)定問題，實(shí)現(xiàn)了軸承選配的規(guī)范化、標(biāo) 準(zhǔn)化、程序化，合理化，這項(xiàng)產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)，對變速器產(chǎn)品的開發(fā)具有工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值， 對形成我國汽車產(chǎn)品的自主開發(fā)能力有著現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。


圖1是本發(fā)明的汽車變速器軸承校核系統(tǒng)原理框圖； 圖2是本發(fā)明的汽車變速器軸承校核系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
本發(fā)明實(shí)施例所提供的汽車變速器軸承的選配及壽命評(píng)定方法如圖1所示
(1) 在汽車變速器常用結(jié)構(gòu)、工作檔位、支承位置的基礎(chǔ)上，以變速器支撐軸為基本單 位，建立各傳動(dòng)系統(tǒng)方案下的支撐軸受力模型和分析計(jì)算模塊；且各模塊之間相互獨(dú)立，可 根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行組合。
(2) 基于Web技術(shù)，在Microsoft Visual Studio 2005. NET開發(fā)環(huán)境下，運(yùn)用ASP. NET 技術(shù)與OH吾言相結(jié)合，采用ASRNET2.0中新增服務(wù)器控件Wizard構(gòu)建了五大模塊。
(3) 根據(jù)設(shè)計(jì)需求，選擇傳動(dòng)系統(tǒng)方案，進(jìn)行系統(tǒng)模型選擇，并選擇分析計(jì)算模塊。輸 入整車性能及變速器相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行各支撐軸模塊的受力分析
① 根據(jù)各模塊的特點(diǎn)，分析其扭矩；
② 進(jìn)行各模塊中連接齒輪的受力分析；
③ 分析各模塊不同支承位置的受力狀況；
(4) 輸入所選軸承的各參數(shù)進(jìn)行軸承校核計(jì)算
① 根據(jù)整車參數(shù)，計(jì)算各模塊軸承的期望壽命值。
② 選取支承位置，根據(jù)不同支承點(diǎn)軸承的受力特點(diǎn)，在軸承數(shù)據(jù)庫中初選適用的軸承， 進(jìn)行軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算和壽命試算；
③ 計(jì)算各支承點(diǎn)軸承的期望壽命值與初選軸承計(jì)算壽命進(jìn)行比較，判定是否滿足要 求?？芍匦滦薷姆桨高M(jìn)行校核，直至滿足壽命要求。
(5) 多方案軸承選擇比較 可進(jìn)行多方案對比計(jì)算，最終選定得合適軸承。
實(shí)施汽車變速器軸承校核系統(tǒng)的具體流程如圖2所示。進(jìn)入汽車變速器軸承校核系統(tǒng)后， 首先選取傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案，常用的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有兩軸式和三軸式兩種。依據(jù)這兩種 方案，可建立五大分析計(jì)算模塊，即兩軸式變速器的兩軸式輸入軸模塊，兩軸式輸出軸模塊， 三軸式變速器的三軸式輸入軸模塊，三軸式中間軸模塊，三軸式輸出軸模塊，對各個(gè)模塊單 獨(dú)進(jìn)行受力分析，且各模塊之間相互獨(dú)立，可根據(jù)設(shè)計(jì)需求分別調(diào)用。然后選擇不同的傳動(dòng)
軸進(jìn)行齒輪和軸承的受力分析；在根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)定了軸承的預(yù)期壽命后，從數(shù)據(jù)庫中選擇 軸承，進(jìn)行軸承的額定動(dòng)載荷和壽命的校核計(jì)算，最后將其結(jié)果與預(yù)期壽命進(jìn)行比較，軸承 的計(jì)算壽命L^若大于軸承的預(yù)期壽命T，則軸承壽命滿足要求，否則，則需更換負(fù)荷能力較 大的軸承.如計(jì)算壽命遠(yuǎn)大于軸承預(yù)期壽命，綜合考慮其它因素，可以換較小負(fù)荷能力的軸 承，以降低零件成本、減小變速器整體尺寸?？煞磸?fù)在軸承數(shù)據(jù)庫中選擇不同的軸承，重復(fù) 上述步驟，可進(jìn)行多方案對比計(jì)算，最后將其結(jié)果與預(yù)期壽命進(jìn)行比較，給出校核的結(jié)果和 建議，直到得到滿意結(jié)果，最終選定合適軸承。
權(quán)利要求
1.汽車變速器軸承的選配及壽命評(píng)定方法，其特征在于在汽車變速器常用結(jié)構(gòu)、工作檔位、支承位置的基礎(chǔ)上，以變速器支撐軸為基本單位，建立各傳動(dòng)系統(tǒng)方案下的支撐軸受力模型和分析計(jì)算模塊；并按如下步驟進(jìn)行a)根據(jù)設(shè)計(jì)需求，首先選擇傳動(dòng)系統(tǒng)方案，進(jìn)行系統(tǒng)模型選擇，并選擇分析計(jì)算模塊；b)輸入整車性能及變速器相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行各傳動(dòng)軸模塊的受力分析①根據(jù)各模塊的特點(diǎn)，分析其扭矩；②進(jìn)行各模塊中連接齒輪的受力分析；③分析各模塊不同支承位置的受力狀況；c)輸入所選軸承的各參數(shù)進(jìn)行軸承校核計(jì)算①根據(jù)整車參數(shù)，計(jì)算各模塊軸承的期望壽命值；②選取支承位置，根據(jù)不同支承點(diǎn)軸承的受力特點(diǎn)，進(jìn)行軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算和壽命試算；③計(jì)算各支承點(diǎn)軸承的期望壽命值與初選軸承計(jì)算壽命進(jìn)行比較，判定是否滿足；d)當(dāng)計(jì)算出的各模塊軸承的壽命值不滿足期望壽命值時(shí)，可反復(fù)在軸承數(shù)據(jù)庫中選擇不同的軸承，重復(fù)上述步驟c)；e)可進(jìn)行多方案對比計(jì)算，直到得到滿意結(jié)果，最終選定合適軸承。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車變速器軸承的選配及壽命評(píng)定方法，其特征在于所述的支撐 軸受力模型，可分為五大分析計(jì)算模塊即兩軸式變速器的兩軸式輸入模塊，兩軸式輸出 模塊，三軸式變速器的三軸式輸入軸模塊，三軸式中間軸模塊，三軸式輸出軸模塊，對各 個(gè)模塊單獨(dú)進(jìn)行受力分析，且各模塊之間相互獨(dú)立，并可根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車變速器軸承的選配及壽命評(píng)定方法，其特征在于所述步驟b) 中的支撐軸模塊的受力分析包括不同檔位、不同工況條件下的傳動(dòng)軸受力情況；c)中②所 述的選取支承位置，分為若干個(gè)支承，即前支撐、中間支撐和后支撐，然后輸入軸承類型、 軸承型號(hào)、各檔時(shí)間利用率，計(jì)算出軸承各檔當(dāng)量動(dòng)載荷、各檔工作壽命、及不穩(wěn)定載荷 工況下軸承的壽命。
全文摘要
汽車變速器軸承的選配及壽命評(píng)定方法，在汽車變速器常用結(jié)構(gòu)、工作檔位、支承位置的基礎(chǔ)上，以變速器支撐軸為基本單位，建立各傳動(dòng)系統(tǒng)方案下的傳動(dòng)軸受力模型和分析計(jì)算模塊；對各個(gè)模塊單獨(dú)進(jìn)行受力分析，各模塊間相互獨(dú)立，并可根據(jù)需求進(jìn)行組合。具體步驟如下a)首先選擇傳動(dòng)系統(tǒng)方案，進(jìn)行系統(tǒng)模型選擇，并選擇分析計(jì)算模塊；b)輸入整車性能及變速器相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行各傳動(dòng)軸模塊的受力分析；c)選擇某一類型和型號(hào)的軸承，得到所選軸承的各參數(shù)，進(jìn)行軸承壽命校核計(jì)算；d)當(dāng)計(jì)算出的各模塊軸承的壽命值不滿足期望壽命值時(shí)，可反復(fù)在軸承數(shù)據(jù)庫中選擇不同的軸承，重復(fù)上述步驟；e)進(jìn)行多方案對比計(jì)算，直到得到滿意結(jié)果，最終選定合適軸承。
文檔編號(hào)G01M13/04GK101368624SQ200710044878
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日
發(fā)明者欣 佟, 王軍偉, 褚超美 申請人:上海理工大學(xué)