一种驱动桥轴承耐久性能的分析方法与流程

1.本发明涉及汽车驱动桥的技术领域，特别涉及一种驱动桥轴承耐久性能的分析方法。


背景技术：

2.驱动桥是汽车的核心动力部件之一，其轴承的疲劳耐久性能对整车性能的影响很大。目前驱动桥的开发设计阶段往往没有考虑实际的行车条件、实际的极限路况等对驱动桥安全性能的影响，驱动桥开发设计后的试验一旦不合格，产品便需要进行设计修改，不仅需要耗费大量的时间，还会增加设计成本。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种驱动桥轴承耐久性能的分析方法，其可减少驱动桥设计修改次数，降低了设计成本。
4.本发明的技术方案是：一种驱动桥轴承耐久性能的分析方法，包括以下步骤：
5.1)根据实际路况收集载荷谱，并对载荷谱进行处理以生成待转化的载荷谱；
6.2)将待转化的载荷谱转化为用于分析的仿真谱；
7.3)搭建驱动桥总成的仿真模型，并导入所述仿真谱生成仿真分析的循环工况；
8.4)运行所述循环工况进行轴承的耐久性能分析，得到分析结果，并根据所述分析结果进行驱动桥的开发设计。
9.进一步地，所述对载荷谱进行处理包括：
10.采用雨流计数法对载荷谱进行计数处理，识别不同扭矩下的循环次数，得到简化的载荷谱。
11.进一步地，所述采用雨流计数法对载荷谱进行计数处理之前包括：
12.对收集的载荷谱数据进行预处理，所述预处理包括以下任意一种或多种：剔除异常数据；调整数据漂移；整理数据格式。
13.进一步地，所述得到简化的载荷谱之后包括：
14.根据简化的载荷谱生成表格数据；
15.根据实际需要的里程数对所述表格数据进行扩展，得到所述待转化的载荷谱。
16.进一步地，所述仿真谱至少包括输出扭矩数据、输入转速数据、预设的静置时间数据。
17.进一步地，所述搭建驱动桥总成的仿真模型包括：
18.根据驱动桥的各结构参数建立柔性总成模型；
19.设置驱动桥中各运动机构之间的运动关系。
20.进一步地，所述仿真分析的循环工况至少包括：驱动桥的输入数据、右输出数据及左输出数据。
21.进一步地，所述轴承的耐久性能分析包括：轴承的疲劳寿命预测，以及轴承失效的
原因分析。
22.进一步地，所述轴承失效的原因分析至少包括：轴承载荷分析；轴承错位量分析；轴承载荷分布分析；轴承挡边受力分析；轴承滚道反作用力分析；轴承滚道的接触应力及分布分析。
23.进一步地，所述根据实际路况收集载荷谱之前包括：
24.对实际路况进行设计，设置所述实际路况的路面种类，以及各路面种类在总里程数中的占比。
25.采用上述技术方案：在驱动桥的开发设计阶段引入了实际路况的载荷谱，根据实际路况的载荷谱进行驱动桥总成的仿真分析，由此在设计阶段中便可确定出轴承的耐久性能。根据确定出的轴承耐久性能再进行驱动桥的开发设计，提高了设计的准确度，降低了驱动桥开发设计后试验的不合格率，大大减少了设计修改次数，缩短了设计周期，降低了设计成本。
26.下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
27.图1为一种驱动桥轴承耐久性能的分析方法的流程图；
28.图2为一种驱动桥轴承耐久性能的分析方法的细化流程图。
具体实施方式
29.实施例一：参见图1所示，一种驱动桥轴承耐久性能的分析方法，包括以下步骤：
30.s1：根据实际路况收集载荷谱，并对载荷谱进行处理以生成待转化的载荷谱。待转化的载荷谱便于后续的转化。
31.其中，对载荷谱进行处理包括：
32.采用雨流计数法对载荷谱进行计数处理，识别不同扭矩下的循环次数，得到简化的载荷谱。考虑到回转部件会受到转速的影响，因此需对转速突变的影响进行识别调整。具体地，除了雨流计数法外，还可以采用旋转直方图计数法进行分析。
33.进一步地，采用雨流计数法对载荷谱进行计数处理之前包括：
34.对收集的载荷谱数据进行预处理，所述预处理包括以下任意一种或多种：剔除异常数据；调整数据漂移；整理数据格式。进行预处理后更有利于后续的雨流法识别。具体地，预处理还可包括收集关键参数，例如转速范围参数、扭矩范围参数、采样频率等等。
35.进一步地，得到简化的载荷谱之后包括：
36.根据简化的载荷谱生成表格数据，表格数据更适合进行分析。
37.根据实际需要的里程数对所述表格数据进行扩展，得到所述待转化的载荷谱。扩展后待转化的载荷谱可满足实际需求的里程数。例如，简化的载荷谱对应的是第一里程的路谱数据，而实际需求的则为第二里程的路谱数据，则需要将根据简化的载荷谱生成的表格数据扩展n倍，生成新的载荷谱，即待转化的载荷谱。
38.本实施例中，在根据实际路况收集载荷谱之前包括：
39.对实际路况进行设计，设置所述实际路况的路面种类，以及各路面种类在总里程数中的占比。对实际路况进行设计，使得实际路况可符合实际的各种需求。具体地，在路试
场按照设计路况采集一组或多组载荷谱，每一组载荷谱视为一次循环工况，在后续分析验证中可根据性能需要将路谱扩展，如将一组循环工况500公里的里程数扩展60倍至3万公里的里程数。
40.本实施例中的实际路况也可以采用六分力测试系统采集典型工况，或者也可以是直接收集的随车路况。
41.s2：将待转化的载荷谱转化为用于分析的仿真谱。
42.进一步地，所述仿真谱至少包括输出扭矩数据、输入转速数据、预设的静置时间数据。其中，输出扭矩数据可由最大扭矩确定出，此处的最大扭矩为待转化的载荷谱中的最大扭矩。具体地，m＝b*m，其中，m为仿真最大扭矩，b为仿真扭矩转化系数，m为待转化的载荷谱中的最大扭矩，而仿真谱中的输出扭矩则为x％*m，x为预设值。进一步地，仿真谱的输入转速为y％*n，其中y为预设值，n为载荷谱采集过程中的最大输入转速。
43.s3：搭建驱动桥总成的仿真模型，并导入所述仿真谱生成仿真分析的循环工况。
44.进一步地，搭建驱动桥总成的仿真模型包括：
45.根据驱动桥的各结构参数建立柔性总成模型；
46.设置驱动桥中各运动机构之间的运动关系。
47.搭建的仿真模型作为了数据导入的载体，主要为轴承的耐久性能仿真分析做准备。
48.具体地，搭建的仿真模型包括各轴承、从动齿轮、差速器、输入凸缘、输出半轴、驱动桥壳体、减速器壳体、差速器壳体，并需引入齿轮冲击影响以及系统变形影响。其中，轴承包括球轴承和锥轴承，需引入各轴承的安装方式、预紧力、材料、滚珠数、滚珠尺寸、滚珠偏心、原始径向游隙、内外圈滚道半径，以及滚子接触角、滚子数、滚子节圆直径、滚子直径、滚子两端倒角、滚子锥度角、滚子偏心、挡边直径、挡边倒角、滚子大端球面半径、滚子端面与挡边夹角、滚子修形、内外滚道修形等参数对轴承的影响。此外，还需赋予驱动桥总成各个部件的材料属性，轴承的材料曲线，赋予各个运动机构间的运动关系以及整个系统边界条件、负载形式。
49.本实施例中的仿真分析的循环工况至少包括：驱动桥的输入数据、右输出数据及左输出数据。输入数据、右输出数据及左输出数据分别包含转速、扭矩、功率值，具体地，仿真分析的循环工况还包括系统运转时间。
50.s4：运行所述循环工况进行轴承的耐久性能分析，得到分析结果，并根据所述分析结果进行驱动桥的开发设计。
51.进一步地，轴承的耐久性能分析包括：轴承的疲劳寿命预测，以及轴承失效的原因分析。轴承失效的原因分析更有利于后续的设计改进，有利于调整轴承设计参数以及修形参数，提升轴承耐久性能。
52.具体地，轴承失效的原因分析至少包括：轴承载荷分析；轴承错位量分析；轴承载荷分布分析；轴承挡边受力分析；轴承滚道反作用力分析；轴承滚道的接触应力及分布分析等。
53.最后还可以将轴承分析的数据收录于轴承数据库，包括轴承参数、轴承模型、轴承耐久性能指标等。而路谱数据及仿真载荷谱数据可收录于路谱数据库，包括工况类型、路谱数据、压缩的载荷谱数据(含里程)、仿真路谱数据(含里程)等，以供后续研究分析。
54.上述分析方法中，在驱动桥的开发设计阶段引入了实际路况的载荷谱，根据实际路况的载荷谱进行驱动桥总成的仿真分析，由此在设计阶段中便可确定出轴承的耐久性能。根据确定出的轴承耐久性能再进行驱动桥的开发设计，提高了设计的准确度，降低了驱动桥开发设计后试验的不合格率，大大减少了设计修改次数，缩短了设计周期，降低了设计成本。
55.实施例二：如图2所示，提供了一种驱动桥轴承耐久性能的分析方法的细化流程，包括以下步骤：
56.s21：对实际路况进行设计。设置所述实际路况的路面种类，以及各路面种类在总里程数中的占比。示例地，采集的路况分布如表1。
57.表1
[0058][0059][0060]
s22：根据实际路况收集载荷谱。
[0061]
s23：对收集的载荷谱数据进行预处理。
[0062]
预处理包括以下任意一种或多种：剔除异常数据；调整数据漂移；整理数据格式。
[0063]
s24：采用雨流计数法对载荷谱进行计数处理，识别不同扭矩下的循环次数，得到简化的载荷谱。
[0064]
s25：根据简化的载荷谱生成表格数据。示例地，生成的表格数据如表2。
[0065]
表2
[0066][0067]
s26：根据实际需要的里程数对所述表格数据进行扩展，得到所述待转化的载荷
谱。示例地，待转化的载荷谱如表3。
[0068]
表3
[0069][0070][0071]
s27：将待转化的载荷谱转化为用于分析的仿真谱。示例地，转化后得到的仿真谱如表4。
[0072][0073]
s28：搭建驱动桥总成的仿真模型，并导入所述仿真谱生成仿真分析的循环工况。示例地，生成的仿真循环工况如表5。
[0074]
表5
[0075][0076][0077]
s29：运行所述循环工况进行轴承的耐久性能分析，得到分析结果，并根据所述分析结果进行驱动桥的开发设计。
[0078]
上述分析方法中，在驱动桥的开发设计阶段引入了实际路况的载荷谱，根据实际路况的载荷谱进行驱动桥总成的仿真分析，由此在设计阶段中便可确定出轴承的耐久性能。根据确定出的轴承耐久性能再进行驱动桥的开发设计，提高了设计的准确度，降低了驱动桥开发设计后试验的不合格率，大大减少了设计修改次数，缩短了设计周期，降低了设计成本。

技术特征：
1.一种驱动桥轴承耐久性能的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据实际路况收集载荷谱，并对载荷谱进行处理以生成待转化的载荷谱；2)将待转化的载荷谱转化为用于分析的仿真谱；3)搭建驱动桥总成的仿真模型，并导入所述仿真谱生成仿真分析的循环工况；4)运行所述循环工况进行轴承的耐久性能分析，得到分析结果，并根据所述分析结果进行驱动桥的开发设计。2.根据权利要求1所述的驱动桥轴承耐久性能的分析方法，其特征在于：所述对载荷谱进行处理包括：采用雨流计数法对载荷谱进行计数处理，识别不同扭矩下的循环次数，得到简化的载荷谱。3.根据权利要求2所述的驱动桥轴承耐久性能的分析方法，其特征在于：所述采用雨流计数法对载荷谱进行计数处理之前包括：对收集的载荷谱数据进行预处理，所述预处理包括以下任意一种或多种：剔除异常数据；调整数据漂移；整理数据格式。4.根据权利要求2所述的驱动桥轴承耐久性能的分析方法，其特征在于：所述得到简化的载荷谱之后包括：根据简化的载荷谱生成表格数据；根据实际需要的里程数对所述表格数据进行扩展，得到所述待转化的载荷谱。5.根据权利要求1所述的驱动桥轴承耐久性能的分析方法，其特征在于：所述仿真谱至少包括输出扭矩数据、输入转速数据、预设的静置时间数据。6.根据权利要求1所述的驱动桥轴承耐久性能的分析方法，其特征在于：所述搭建驱动桥总成的仿真模型包括：根据驱动桥的各结构参数建立柔性总成模型；设置驱动桥中各运动机构之间的运动关系。7.根据权利要求1所述的驱动桥轴承耐久性能的分析方法，其特征在于：所述仿真分析的循环工况至少包括：驱动桥的输入数据、右输出数据及左输出数据。8.根据权利要求1所述的驱动桥轴承耐久性能的分析方法，其特征在于：所述轴承的耐久性能分析包括：轴承的疲劳寿命预测，以及轴承失效的原因分析。9.根据权利要求8所述的驱动桥轴承耐久性能的分析方法，其特征在于：所述轴承失效的原因分析至少包括：轴承载荷分析；轴承错位量分析；轴承载荷分布分析；轴承挡边受力分析；轴承滚道反作用力分析；轴承滚道的接触应力及分布分析。10.根据权利要求1所述的驱动桥轴承耐久性能的分析方法，其特征在于：所述根据实际路况收集载荷谱之前包括：对实际路况进行设计，设置所述实际路况的路面种类，以及各路面种类在总里程数中的占比。

技术总结
本发明涉及一种驱动桥轴承耐久性能的分析方法，包括以下步骤：1)根据实际路况收集载荷谱，并对载荷谱进行处理以生成待转化的载荷谱；2)将待转化的载荷谱转化为用于分析的仿真谱；3)搭建驱动桥总成的仿真模型，并导入所述仿真谱生成仿真分析的循环工况；4)运行所述循环工况进行轴承的耐久性能分析，得到分析结果，并根据所述分析结果进行驱动桥的开发设计。根据确定出的轴承耐久性能再进行驱动桥的开发设计，提高了设计的准确度，降低了驱动桥开发设计后试验的不合格率，大大减少了设计修改时间，缩短了设计周期，降低了设计成本。降低了设计成本。降低了设计成本。


技术研发人员：马友政 陈忠敏 夏立峰 吴小东 原磊 韩超 郭凯 赵应强 杨显发 张永强 张亚岐 刘平 许兵宗 张宽 陈鹏 张涛 宋绍鹏 陈冠旭 郭斌斌 瞿德飞 刘本友 郑志涛 姜月明 王珊珊 李雷
受保护的技术使用者：四川建安工业有限责任公司
技术研发日：2023.04.29
技术公布日：2023/8/9