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摘要:本文以某款车型上球笼式等速万向节所承受的经典路况扭矩谱为研究对象,首先对等速万向节寿命预测公式进行修正;其次利用线性累积Miner损伤法则,对转换后的台架寿命基准程序进行损伤等效性验证;然后提出强化台架基准程序的4种方法;最后通过台架实例验证,从而有助于缩短万向节的开发和试验周期,提高万向节的研发效率。
关键词:Miner损伤法则;万向节
中图分类号:U471
文献标识码:A
0引言
等速万向节是汽车传动系统的重要部件之一,也是应用最为普遍的万向节之一。万向节寿命研究直接关系到汽车传动系统的可靠性和汽车行驶安全,而等速万向节的台架试验是考察汽车耐久试验最为经济的方法之一,通过强化某些参数,可以缩短试验时间,缩短万向节研发周期。
1等速万向节的寿命理论分析
等速万向节指的是输入轴和输出轴之间的角速度相等,起到传递扭矩和控制汽车行驶方向的作用。等速万向节寿命的典型失效模式,是在万向节内部的零件表面区域受到接触应力的相互作用,最终形成麻坑、剥落或点蚀。
1.1等速万向节的接触应力分析
影响球笼式万向节性能和寿命的因素有节型大小、油脂润滑性能、试验工况、接触应力、设计参数、材料选择以及加工精度等。球笼式万向节在传递扭矩时,其内部的钟形壳、保持架、钢球和星形套之间,受到相互挤压作用力,且基本上是点接触,该力称为点接触应力[1]。接触应力一般以Hertz Heinrich的接触应力为理论基础。接触应力分布高度集中,作用在光滑平面上一个很小的椭圆区域上,且接触区域的几何尺寸小于钢球外径和球道曲率半径的0.01%。
1.2球笼式万向节的额定扭矩
通过已知的许用接触应力,计算出承载能力Q,然后通过万向节的转矩公式得到球笼式万向节的动态额定扭矩Tnom[2]:
式中d——钢球直径
R——旋转中心半径
Α——压力角
γ——倾角
Macielinski定义了动态表面接触应力为2150N/mm2,适用于标准工况下转速为100r/min、夹角为3°和寿命为1500h。
1.3球笼式万向节寿命计算的修正系数
Macielinski在Hertz接触理论和轴承理论的基础上,提出基于转速、角度、扭矩的球笼式万向节寿命计算方法[3],在万向节台架试验中,常用小时寿命Lh表示:
式中n——转速
T——扭矩
Tnom——标准工况下的额定扭矩
Β——角度
C——常数,取决于转速n,对于转速n≤1000r/min,
C=25339,指数m=0.577;對于转速n
关键词:Miner损伤法则;万向节
中图分类号:U471
文献标识码:A
0引言
等速万向节是汽车传动系统的重要部件之一,也是应用最为普遍的万向节之一。万向节寿命研究直接关系到汽车传动系统的可靠性和汽车行驶安全,而等速万向节的台架试验是考察汽车耐久试验最为经济的方法之一,通过强化某些参数,可以缩短试验时间,缩短万向节研发周期。
1等速万向节的寿命理论分析
等速万向节指的是输入轴和输出轴之间的角速度相等,起到传递扭矩和控制汽车行驶方向的作用。等速万向节寿命的典型失效模式,是在万向节内部的零件表面区域受到接触应力的相互作用,最终形成麻坑、剥落或点蚀。
1.1等速万向节的接触应力分析
影响球笼式万向节性能和寿命的因素有节型大小、油脂润滑性能、试验工况、接触应力、设计参数、材料选择以及加工精度等。球笼式万向节在传递扭矩时,其内部的钟形壳、保持架、钢球和星形套之间,受到相互挤压作用力,且基本上是点接触,该力称为点接触应力[1]。接触应力一般以Hertz Heinrich的接触应力为理论基础。接触应力分布高度集中,作用在光滑平面上一个很小的椭圆区域上,且接触区域的几何尺寸小于钢球外径和球道曲率半径的0.01%。
1.2球笼式万向节的额定扭矩
通过已知的许用接触应力,计算出承载能力Q,然后通过万向节的转矩公式得到球笼式万向节的动态额定扭矩Tnom[2]:
式中d——钢球直径
R——旋转中心半径
Α——压力角
γ——倾角
Macielinski定义了动态表面接触应力为2150N/mm2,适用于标准工况下转速为100r/min、夹角为3°和寿命为1500h。
1.3球笼式万向节寿命计算的修正系数
Macielinski在Hertz接触理论和轴承理论的基础上,提出基于转速、角度、扭矩的球笼式万向节寿命计算方法[3],在万向节台架试验中,常用小时寿命Lh表示:
式中n——转速
T——扭矩
Tnom——标准工况下的额定扭矩
Β——角度
C——常数,取决于转速n,对于转速n≤1000r/min,
C=25339,指数m=0.577;對于转速n