一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法与流程

1.本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法。


背景技术：

2.工程中在对减速器壳体密封性能进行有限元分析时，通常采用结合面压力、张开量和错移量综合评价减速器壳体的密封性能。通用方法的操作过程是：1)手动提取壳体结合面压力、获取最大值并截图；2)手动提取壳体结合面张开量、获取最大值并截图；3)由于工业软件功能的限制，工程师需先手动提取壳体结合面两个自由度方向上的错移量分量，然后通过公式计算结合面错移量合量、获取最大值并截图；4)工程师通过以上3项结果分别与评价标准比较，评价减速器壳体密封性能。以上操作过程机械重复、操作时间随模型规模与壳体配合面数量成倍增加。
3.现有专利文献(n202210601495.8)，描述了一种发动机结合面的密封性能计算方法，通过密封压力、张开量和错移量等评价发动机结合面的密封性能。该计算方法即为通用的密封性能计算方法，即手动提取密封压力、手动提取张开量、手动提取错移量分量并计算错移量合量。
4.现有专利文献(cn201911069967.4)，介绍了一种橡胶结构密封分析方法，该方法通过自动提取接触压力进而生成变形-接触力关系曲线来评价橡胶密封性能。该方法不涉及错移量分量的自动获取以及合量自动计算并呈现、不涉及张开量的自动提取。
5.因此，需要找到一种更加便捷高效的减速器壳体密封性能分析方法。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，具有操作过程规范化、计算方法标准化、快速进行壳体密封性能分析及评价的优点，有助于减少人为操作引起的结果误差、提高仿真精度、缩短研发周期、降低研发成本。
7.本发明通过如下技术方案实现：
8.一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，具体包括如下步骤：
9.s1、几何模型导入：将减速器壳体总成几何模型导入到hypermesh软件中，检查模型并进行几何清理；
10.s2、减速器壳体总成有限元建模及装配；
11.s3、建立边界约束条件；
12.s4、有限元模型载荷加载；
13.s5、提交计算：在hypermesh软件中生成用于有限元计算的inp文件，提交计算；
14.s6、减速器壳体密封性能分析：应用tcl/tk语言对hyperview软件进行二次开发，自动导入计算结果文件，自动提取结合面接触压力、张开量、错移量合量，并截图保存到规定位置；
15.s7、减速器壳体密封性能评价。
16.进一步地，步骤s2中，具体包括如下内容：
17.减速器壳体总成包括减速器壳体、齿轮轴、齿轮、轴承、差速器、螺栓，分别对减速器壳体总成中所有部件进行网格划分，然后通过定义相接触部件之间的接触关系将它们装配在一起，并赋材料属性。
18.进一步地，步骤s3中，所述有限元模型的边界约束条件如下：
19.s31、固定减速器壳体端部螺栓孔，以模拟电机对减速器的支撑作用；
20.s32、在减速器所有齿轮与齿轮两侧轴承之间借助rbe3单元施加齿轮轴的旋转自由度约束，以中断扭矩从各齿轮轴传递到减速器壳体轴承孔的路径。
21.进一步地，步骤s4中，所述有限元模型载荷包括：
22.s41、齿轮啮合力，其根据电机最大输出扭矩me、齿轮速比以及齿轮载荷计算公式得到，然后施加到相应齿轮的啮合节点上；
23.s42、螺栓预紧力，其由螺栓预紧力与螺栓拧紧力矩之间的关系式得到，然后施加到螺栓上。
24.进一步地，步骤s6中，具体包括如下内容：
25.通过tcl语言定义结果导入命令，通过定义模型文件、结果文件位置及名称匹配规则达到自动导入计算结果文件的目的；
26.通过tcl语言定义结合面接触压力提取、设置云图显示、截图的命令，实现结合面接触压力自动提取并截图；
27.通过tcl语言定义结合面张开量提取、设置云图显示、截图的命令，实现结合面张开量自动提取并截图；
28.通过tcl语言定义结合面错移量分量提取、错移量合量计算、设置云图显示、截图的命令，实现结合面接触压力自动提取并截图；
29.错移量合量采用公式(1)计算得到：
[0030][0031]
式中，cslip为结合面错移量合量，cslip1、cslip2分别为工业软件可提供的两个自由度方向的错移量分量。
[0032]
进一步地，步骤s7中，所述减速器壳体密封性能评价具体是通过tcl语言预先定义结合面接触压力、张开量、错移量的评价标准，各项计算结果分别与评价标准进行比较，并将比较结论进行前端呈现，自动对减速器壳体密封性能进行评价。
[0033]
进一步地，步骤s7中，结合面接触压力评价标准如下：能够形成大于预设压力的连续密封压力环，通过图像识别技术及数值判断，如果结合面不能形成大于预设压力的连续密封压力环，则判断结合面接触压力不合格。
[0034]
进一步地，步骤s7中，结合面张开量评价标准如下：如果结合面张开量小于0.1mm，则判断结合面张开量合格；如果结合面张开量大于0.1mm，则判断结合面张开量不合格。
[0035]
进一步地，步骤s7中，结合面错移量评价标准如下：如果结合面错移量小于0.08mm，则判断结合面错移量合格；如果结合面错移量大于0.08mm，则判断结合面错移量不合格。
[0036]
进一步地，步骤s7中，所述减速器壳体密封性能评价标准如下：各项指标均合格，则减速器壳体密封性能合格；若有其中一项指标不合格，则减速器壳体密封性能不合格。
[0037]
与现有技术相比，本发明的优点如下：
[0038]
1)、本发明能够自动提取结合面接触压力、获取最大接触压力并自动截图；
[0039]
2)、本发明能够自动提取结合面张开量、获取最大张开量并自动截图；
[0040]
3)、本发明能够自动提取结合面错移量分量、计算错移量合量、获取最大错移量并自动截图；
[0041]
4)、本发明能够对密封性能自动进行综合评价；
[0042]
5)、本发明适用于所有汽车电驱系统壳体密封性能分析；
[0043]
6)、本发明具有操作过程规范化、计算方法标准化、快速进行壳体密封性能分析及评价的优点，有助于减少人为操作引起的结果误差、提高仿真精度、缩短研发周期、降低研发成本。
附图说明
[0044]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0045]
图1为一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法的流程示意图；
[0046]
图2为减速器壳体密封性能分析流程示意图。
具体实施方式
[0047]
为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
[0048]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0049]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0050]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
[0051]
一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，具体包括如下步骤：
[0052]
s1、几何模型导入：将减速器壳体总成几何模型导入到hypermesh软件中，检查模型并进行几何清理；
[0053]
s2、减速器壳体总成有限元建模及装配；
[0054]
s3、建立边界约束条件；
[0055]
s4、有限元模型载荷加载；
[0056]
s5、提交计算：在hypermesh软件中生成用于有限元计算的inp文件，提交计算；
[0057]
s6、减速器壳体密封性能分析：应用tcl/tk语言对hyperview软件进行二次开发，自动导入计算结果文件，自动提取结合面接触压力、张开量、错移量合量，并截图保存到规定位置。
[0058]
实施例1
[0059]
如图1所示，为本实施例提供的一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法的流程示意图，所述方法包括下述步骤：
[0060]
s1、几何模型导入：将减速器壳体总成几何模型导入到hypermesh软件中，检查模型并进行几何清理；
[0061]
s2、减速器壳体总成有限元建模及装配：减速器壳体总成包括减速器壳体、齿轮轴、齿轮、轴承、差速器、螺栓等部件，分别对减速器壳体总成中所有部件进行网格划分；然后通过定义相接触部件之间为接触关系将它们装配在一起，并赋材料属性。
[0062]
在本实施例中，减速器壳体一般为铝材，在hypermesh软件中定义材料弹性模量为7.1e4 mpa，泊松比为0.33；齿轮轴、齿轮、轴承等为钢材，在hypermesh软件中定义材料弹性模量为2.1e5 mpa，泊松比为0.3。
[0063]
定义减速器壳体总成各零件相互配合面为接触关系，摩擦系数为0.1。
[0064]
s3、边界条件约束：有限元模型边界条件包括两类，一是固定减速器壳体端部螺栓孔,以模拟电机对减速器的支撑作用；二是在减速器所有齿轮与齿轮两侧轴承之间借助rbe3单元施加齿轮轴的旋转自由度约束，以中断扭矩从各齿轮轴传递到减速器壳体轴承孔的路径。
[0065]
s4、有限元模型载荷加载：有限元模型载荷包括两类，一是齿轮啮合力，其根据电机最大输出扭矩me、齿轮速比以及齿轮载荷计算公式得到，然后施加到相应齿轮的啮合节点上；二是螺栓预紧力，其由螺栓预紧力与螺栓拧紧力矩之间的关系式得到，然后施加到螺栓上。
[0066]
s5、提交计算：在hypermesh软件中生成用于有限元计算的inp文件，提交计算。
[0067]
s6、减速器壳体密封性能分析：应用tcl/tk语言对hyperview软件进行二次开发，自动导入计算结果文件，自动提取结合面接触压力、张开量、错移量合量，并截图保存到规定位置。减速器壳体密封性能分析流程见图2；
[0068]
通过tcl语言定义结果文件导入命令，可命名为importresult，它的过程参数包括模型文件、结果文件，可分别命名为model_file、result_file；模型文件名称与结果文件名称可通过定义一个共同的字符串，实现模型与结果的自动匹配。
[0069]
通过tcl语言定义结合面接触压力自动提取并截图的命令，定义contourctrl_
handle1的数据类型为"*cpress*"，获取当前结果最大值并自动记录为“max_cpress”；通过setlengend命令定义云图显示，并截取合适视觉图，自动记录为“pic_cpress”。
[0070]
通过tcl语言定义结合面张开量自动提取并截图的命令，定义contourctrl_handle1的数据类型为"*copen*"，获取当前结果最大值并自动记录为“max_copen”；通过setlengend命令定义云图显示，并截取合适视觉图，自动记录为“pic_copen”。
[0071]
通过tcl语言定义结合面错移量自动提取并截图的命令，定义错移量合量计算方法、获取结果最大值并自动记录为“max_cslip”；通过setlengend命令定义云图显示，并截取合适视觉图，自动记录为“pic_cslip”。错移量合量采用公式(1)计算得到：
[0072][0073]
式中，cslip为结合面错移量合量，cslip1、cslip2分别为工业软件可提供的两个自由度方向的错移量分量。
[0074]
s7、减速器壳体密封性能评价：通过tcl语言预先定义结合面接触压力、张开量、错移量的评价标准，各项计算结果分别与评价标准进行比较，并将比较结论进行前端呈现，自动对减速器壳体密封性能进行评价。
[0075]
结合面接触压力评价标准为：能够形成大于预设压力的连续密封压力环。通过图像识别技术及数值判断，如果结合面不能形成大于预设压力的连续密封压力环，则判断结合面接触压力不合格。
[0076]
设置接触压力云图显示图例即legend，结合面接触压力小于10mpa部分显示为白色，通过识别前述结合面接触压力截图pic_cpress中白色区域范围，自别判断结合面接触压力是否合格；
[0077]
结合面张开量评价标准如下：如果结合面张开量小于0.1mm，则判断结合面张开量合格；如果结合面张开量大于0.1mm，则判断结合面张开量不合格。
[0078]
通过前述张开量最大值max_copen与评价标准比较，自动判断结合面张开量是否合格；
[0079]
结合面错移量评价标准如下：如果结合面错移量小于0.08mm，则判断结合面错移量合格；如果结合面错移量大于0.08mm，则判断结合面错移量不合格。
[0080]
通过前述错移量最大值max_cslip与评价标准比较，自动判断结合面错移量是否合格；
[0081]
所述减速器壳体密封性能评价标准如下：各项指标均合格，则减速器壳体密封性能合格；若有其中一项指标不合格，则减速器壳体密封性能不合格。
[0082]
综合前述pic_cpress、max_copen、max_cslip与评价标准比较结果，自动评价减速器壳体密封性能并推送至软件前端。如“减速器壳体密封性能不合格。其中，结合面错移量为0.23mm，不合格。”[0083]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0084]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可
能的组合方式不再另行说明。
[0085]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

技术特征：
1.一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，其特征在于，具体包括如下步骤：s1、几何模型导入：将减速器壳体总成几何模型导入到hypermesh软件中，检查模型并进行几何清理；s2、减速器壳体总成有限元建模及装配；s3、建立边界约束条件；s4、有限元模型载荷加载；s5、提交计算：在hypermesh软件中生成用于有限元计算的inp文件，提交计算；s6、减速器壳体密封性能分析：应用tcl/tk语言对hyperview软件进行二次开发，自动导入计算结果文件，自动提取结合面接触压力、张开量、错移量合量，并截图保存到规定位置；s7、减速器壳体密封性能评价。2.如权利要求1所述的一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，其特征在于，步骤s2中，具体包括如下内容：减速器壳体总成包括减速器壳体、齿轮轴、齿轮、轴承、差速器、螺栓，分别对减速器壳体总成中所有部件进行网格划分，然后通过定义相接触部件之间的接触关系将它们装配在一起，并赋材料属性。3.如权利要求1所述的一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，其特征在于，步骤s3中，所述有限元模型的边界约束条件如下：s31、固定减速器壳体端部螺栓孔，以模拟电机对减速器的支撑作用；s32、在减速器所有齿轮与齿轮两侧轴承之间借助rbe3单元施加齿轮轴的旋转自由度约束，以中断扭矩从各齿轮轴传递到减速器壳体轴承孔的路径。4.如权利要求1所述的一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，其特征在于，步骤s4中，所述有限元模型载荷包括：s41、齿轮啮合力，其根据电机最大输出扭矩m
e
、齿轮速比以及齿轮载荷计算公式得到，然后施加到相应齿轮的啮合节点上；s42、螺栓预紧力，其由螺栓预紧力与螺栓拧紧力矩之间的关系式得到，然后施加到螺栓上。5.如权利要求1所述的一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，其特征在于，步骤s6中，具体包括如下内容：通过tcl语言定义结果导入命令，通过定义模型文件、结果文件位置及名称匹配规则达到自动导入计算结果文件的目的；通过tcl语言定义结合面接触压力提取、设置云图显示、截图的命令，实现结合面接触压力自动提取并截图；通过tcl语言定义结合面张开量提取、设置云图显示、截图的命令，实现结合面张开量自动提取并截图；通过tcl语言定义结合面错移量分量提取、错移量合量计算、设置云图显示、截图的命令，实现结合面接触压力自动提取并截图；错移量合量采用公式(1)计算得到：
式中，cslip为结合面错移量合量，cslip1、cslip2分别为工业软件可提供的两个自由度方向的错移量分量。6.如权利要求1所述的一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，其特征在于，步骤s7中，所述减速器壳体密封性能评价具体是通过tcl语言预先定义结合面接触压力、张开量、错移量的评价标准，各项计算结果分别与评价标准进行比较，并将比较结论进行前端呈现，自动对减速器壳体密封性能进行评价。7.如权利要求6所述的一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，其特征在于，步骤s7中，结合面接触压力评价标准如下：能够形成大于预设压力的连续密封压力环，通过图像识别技术及数值判断，如果结合面不能形成大于预设压力的连续密封压力环，则判断结合面接触压力不合格。8.如权利要求6所述的一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，其特征在于，步骤s7中，结合面张开量评价标准如下：如果结合面张开量小于0.1mm，则判断结合面张开量合格；如果结合面张开量大于0.1mm，则判断结合面张开量不合格。9.如权利要求6所述的一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，其特征在于，步骤s7中，结合面错移量评价标准如下：如果结合面错移量小于0.08mm，则判断结合面错移量合格；如果结合面错移量大于0.08mm，则判断结合面错移量不合格。10.如权利要求1所述的一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，其特征在于，步骤s7中，所述减速器壳体密封性能评价标准如下：各项指标均合格，则减速器壳体密封性能合格；若有其中一项指标不合格，则减速器壳体密封性能不合格。

技术总结
本发明公开了一种汽车电驱系统壳体密封性能分析方法，属于汽车技术领域，具体包括如下步骤：几何模型导入：将减速器壳体总成几何模型导入到Hypermesh软件中，检查模型并进行几何清理；减速器壳体总成有限元建模及装配；建立边界约束条件；有限元模型载荷加载；提交计算：在Hypermesh软件中生成用于有限元计算的inp文件，提交计算；减速器壳体密封性能分析；减速器壳体密封性能评价。该方法具有操作过程规范化、计算方法标准化、快速进行壳体密封性能分析及评价的优点，有助于减少人为操作引起的结果误差、提高仿真精度、缩短研发周期、降低研发成本。降低研发成本。降低研发成本。


技术研发人员：刘艳玲 康一坡 马明辉 闫博 张尤龙 刘明远 李俊楼
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/9/19