动力分配器齿轮疲劳载荷外推方法研究

【摘要】动力分配器是混合动力汽车核心部件之一，影响整车的控制策略和动力性能。载荷谱是预测零部件疲劳损伤的基础，是提高动力分配器设计可靠性的有效手段。在动力分配器齿轮疲劳载荷谱编制过程中，载荷外推方法的选择对外推结果影响很大。本文结合国家自然基金——“多场耦合条件下混合动力汽车动力耦合器的设计理论与方法（51075179）”，对动力分配器齿轮载荷外推方法及齿轮动力学特性进行了深入的研究，提出了基于多准则的非参数外推方法。（1）综述了载荷谱编制过程中常用的四种外推方法，指出了每种外推方法的适用条件和优、缺点，详细地叙述了每种方法的外推过程，对比分析了四种方法外推结果的差异，得出了方法的选择对载荷外推结果的影响很大。（2）对非参数外推方法进行了详细的分析，研究了非参数载荷外推过程中四种核函数的特性，结合雨流矩阵数据的分布特点，确定了将载荷均幅值的全距、四分位距和标准差作为核函数选择的准则，应用优化理论和Jaynes最大熵原理将多准则主观权重和客观权重合成，提出了基于多准则的非参数外推核函数选择方法。（3）介绍了动力分配器三个端子的运动学关系，应用专业汽车仿真软件对混合动力汽车进行了混合工况的数据仿真。利用ANSYS软件对动力分配器齿轮进行柔性化处理，建立了动力分配器的刚柔耦合模型。研究了碰撞力指数和阻尼系数对齿轮动力学仿真的影响，并确立了最优参数。总结了柔性齿轮和刚性齿轮啮合力波动的不同，获得典型最大负载工况的啮合力曲线。（4）对动力分配器齿轮进行了有限元接触分析，总结了导致齿轮疲劳断裂的最大弯曲应力分布规律。根据国际标准，对动力分配器高负载工况进行了应力谱的计算，统计出了应力幅值与频次的关系。应用本文提出的非参数外推方法对半轴齿轮全寿命转矩进行了外推，编制了全寿命扭矩二维设计谱，获得了一维疲劳试验加载谱。本文提出的基于多准则的非参数外推方法考虑了载荷的分布特性，选择的核函数更加合理，提高了齿轮载荷谱编制的精度。
【作者】刘岩；
【导师】王继新；
【作者基本信息】吉林大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】混合动力汽车；动力分配器；载荷谱；外推方法；刚柔耦合；

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