CN101368624A - 汽车变速器轴承的选配及寿命评定方法 - Google Patents

汽车变速器轴承的选配及寿命评定方法 Download PDF

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Abstract

汽车变速器轴承的选配及寿命评定方法，在汽车变速器常用结构、工作档位、支承位置的基础上，以变速器支撑轴为基本单位，建立各传动系统方案下的传动轴受力模型和分析计算模块；对各个模块单独进行受力分析，各模块间相互独立，并可根据需求进行组合。具体步骤如下：a)首先选择传动系统方案，进行系统模型选择，并选择分析计算模块；b)输入整车性能及变速器相关结构参数进行各传动轴模块的受力分析；c)选择某一类型和型号的轴承，得到所选轴承的各参数，进行轴承寿命校核计算；d)当计算出的各模块轴承的寿命值不满足期望寿命值时，可反复在轴承数据库中选择不同的轴承，重复上述步骤；e)进行多方案对比计算，直到得到满意结果，最终选定合适轴承。

Description

汽车变速器轴承的选配及寿命评定方法
技术领域
本发明涉及汽车变速器产品的开发设计，具体涉及汽车变速器轴承的选配及寿命评定方法。
背景技术
变速器是汽车重要的动力总成，承担着汽车动力传递和变速的繁重任务。变速器中的轴承是连接传递动力的变速齿轮和传动轴的关键零件，它对齿轮起着支撑、定位和正常运转的重要作用。是变速器各档变速齿轮正常工作和发动机动力有效传递的重要保障。由于轴承工作频率高、负荷大，工况复杂，不同部位和工况使用频率各有不同。因此，变速器轴承的合理选配与寿命评定，成为了汽车动力总成可靠性设计中重要而复杂的问题。
变速器轴承选配的关键在于要在正确确定轴承当量动载荷的前提下，选择最佳匹配效果的轴承，而轴承所受动载荷的确定是一个复杂的过程，这不仅与变速器传动机构的形式、轴承支撑点的位置有关，而且还与传动轴输入、输出扭矩、各种不同工况下变速器齿轮受力状况有关。同时由于汽车行驶过程中换档频繁、运动复杂，使得传动轴输出扭矩始终处于动态的变化中，变速器轴承受力的大小、方向也随各种因素不断发生改变，使得其实际载荷的确定和分析更加错综复杂。而轴承所受动载荷现有技术中汽车变速器轴承的选配及寿命评定，通常需要根据工程经验支持并进行多次反复的试算和试验取得结果，分析过程复杂，计算工作量大，计算精度低，周期长，因此，在变速器产品开发过程中，传统的轴承的选配和校核计算方法，远不能适应汽车产品快速开发和可靠性设计的需要。
发明内容
本发明公开一种汽车变速器轴承的选配及寿命评定方法，其目的在于克服现有技术中，汽车变速器轴承的选配及寿命评定完全依赖于经验和反复试算，而没有一套科学完整的理论和通用的评定方法和界定的标准，从而导致分析过程复杂，计算工作量大，计算精度低，周期长，选配合理性评判准则不明确等弊端。本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于汽车变速器各种传动机构的轴承选配及寿命评定方法，针对各种结构模式和工况，通过选用相应的模块，进行轴承选型计算和寿命校核评定，并可同时进行多方案的比较选择，达到有效地加快变速器设计开发速度，缩短新产品开发周期，减少开发过程中试验验证的经费，合理配置轴承，在保证整机的可靠性的前提下，最大限度地降低产品成本，实现整机和关键零部件等寿命设计的目标。
汽车变速器轴承的选配及寿命评定方法，其特征在于：在汽车变速器常用结构、工作档位、支承位置的基础上，以变速器支撑轴为基本单位，建立各传动系统方案下的支撑轴受力模型和分析计算模块；并按如下步骤进行：
a)根据设计需求，首先选择传动系统方案，进行系统模型选择，并选择分析计算模块；
b)输入整车性能及变速器相关结构参数进行各传动轴模块的受力分析：
①根据各模块的特点，分析其扭矩；
②进行各模块中连接齿轮的受力分析；
③分析各模块不同支承位置的受力状况；
c)输入所选轴承的各参数进行轴承校核计算：
①根据整车参数，计算各模块轴承的期望寿命值；
②选取支承位置，根据不同支承点轴承的受力特点，进行轴承的当量动载荷计算和寿命试算；
③计算各支承点轴承的期望寿命值与初选轴承计算寿命进行比较，判定是否满足；
d)当计算出的各模块轴承的寿命值不满足期望寿命值时，可反复在轴承数据库中选择不同的轴承，重复上述步骤c)；
e)可进行多方案对比计算，直到得到满意结果，最终选定合适轴承。
所述的支撑轴受力模型，可分为五大分析计算模块：即两轴式变速器的两轴式输入模块，两轴式输出模块，三轴式变速器的三轴式输入轴模块，三轴式中间轴模块，三轴式输出轴模块，对各个模块单独进行受力分析，且各模块之间相互独立，并可根据设计需求进行组合。
所述步骤b)中的支撑轴模块的受力分析包括不同档位、不同工况条件下的支撑轴受力情况，c)中②所述的选取支承位置，分为若干个支承，即前支撑、中间支撑和后支撑，然后输入轴承类型、轴承型号、各档时间利用率，计算出轴承各档当量动载荷、各档工作寿命、及不稳定载荷工况下轴承的寿命。
本发明提出的方法在建立了多种计算模型的基础上，有效地解决了各类汽车变速器传动机构在不同档位、不同支承位置轴承的选配和寿命评定问题，实现了轴承选配的规范化、标准化、程序化，合理化，这项产品开发技术，对变速器产品的开发具有工程实际应用价值，对形成我国汽车产品的自主开发能力有着现实和深远的意义。
附图说明
图1是本发明的汽车变速器轴承校核系统原理框图；
图2是本发明的汽车变速器轴承校核系统流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例所提供的汽车变速器轴承的选配及寿命评定方法如图1所示：
(1)在汽车变速器常用结构、工作档位、支承位置的基础上，以变速器支撑轴为基本单位，建立各传动系统方案下的支撑轴受力模型和分析计算模块；且各模块之间相互独立，可根据设计需求进行组合。
(2)基于Web技术，在Microsoft Visual Studio 2005.NET开发环境下，运用ASP.NET技术与C#语言相结合，采用ASP.NET 2.0中新增服务器控件Wizard构建了五大模块。
(3)根据设计需求，选择传动系统方案，进行系统模型选择，并选择分析计算模块。输入整车性能及变速器相关结构参数进行各支撑轴模块的受力分析：
①根据各模块的特点，分析其扭矩；
②进行各模块中连接齿轮的受力分析；
③分析各模块不同支承位置的受力状况；
(4)输入所选轴承的各参数进行轴承校核计算
①根据整车参数，计算各模块轴承的期望寿命值。
②选取支承位置，根据不同支承点轴承的受力特点，在轴承数据库中初选适用的轴承，进行轴承的当量动载荷计算和寿命试算；
③计算各支承点轴承的期望寿命值与初选轴承计算寿命进行比较，判定是否满足要求。可重新修改方案进行校核，直至满足寿命要求。
(5)多方案轴承选择比较：
可进行多方案对比计算，最终选定得合适轴承。
实施汽车变速器轴承校核系统的具体流程如图2所示。进入汽车变速器轴承校核系统后，首先选取传动系统结构方案，常用的传动系统设计方案有两轴式和三轴式两种。依据这两种方案，可建立五大分析计算模块，即两轴式变速器的两轴式输入轴模块，两轴式输出轴模块，三轴式变速器的三轴式输入轴模块，三轴式中间轴模块，三轴式输出轴模块，对各个模块单独进行受力分析，且各模块之间相互独立，可根据设计需求分别调用。然后选择不同的传动轴进行齿轮和轴承的受力分析；在根据设计目标设定了轴承的预期寿命后，从数据库中选择轴承，进行轴承的额定动载荷和寿命的校核计算，最后将其结果与预期寿命进行比较，轴承的计算寿命L10h若大于轴承的预期寿命T，则轴承寿命满足要求，否则，则需更换负荷能力较大的轴承.如计算寿命远大于轴承预期寿命，综合考虑其它因素，可以换较小负荷能力的轴承，以降低零件成本、减小变速器整体尺寸。可反复在轴承数据库中选择不同的轴承，重复上述步骤，可进行多方案对比计算，最后将其结果与预期寿命进行比较，给出校核的结果和建议，直到得到满意结果，最终选定合适轴承。

Claims (3)

1.汽车变速器轴承的选配及寿命评定方法，其特征在于：在汽车变速器常用结构、工作档位、支承位置的基础上，以变速器支撑轴为基本单位，建立各传动系统方案下的支撑轴受力模型和分析计算模块；并按如下步骤进行：
a)根据设计需求，首先选择传动系统方案，进行系统模型选择，并选择分析计算模块；
b)输入整车性能及变速器相关结构参数进行各传动轴模块的受力分析：
①根据各模块的特点，分析其扭矩；
②进行各模块中连接齿轮的受力分析；
③分析各模块不同支承位置的受力状况；
c)输入所选轴承的各参数进行轴承校核计算：
①根据整车参数，计算各模块轴承的期望寿命值；
②选取支承位置，根据不同支承点轴承的受力特点，进行轴承的当量动载荷计算和寿命试算；
③计算各支承点轴承的期望寿命值与初选轴承计算寿命进行比较，判定是否满足；
d)当计算出的各模块轴承的寿命值不满足期望寿命值时，可反复在轴承数据库中选择不同的轴承，重复上述步骤c)；
e)可进行多方案对比计算，直到得到满意结果，最终选定合适轴承。
2.根据权利要求1所述的汽车变速器轴承的选配及寿命评定方法，其特征在于：所述的支撑轴受力模型，可分为五大分析计算模块：即两轴式变速器的两轴式输入模块，两轴式输出模块，三轴式变速器的三轴式输入轴模块，三轴式中间轴模块，三轴式输出轴模块，对各个模块单独进行受力分析，且各模块之间相互独立，并可根据设计需求进行组合。
3.根据权利要求1所述的汽车变速器轴承的选配及寿命评定方法，其特征在于：所述步骤b)中的支撑轴模块的受力分析包括不同档位、不同工况条件下的传动轴受力情况；c)中②所述的选取支承位置，分为若干个支承，即前支撑、中间支撑和后支撑，然后输入轴承类型、轴承型号、各档时间利用率，计算出轴承各档当量动载荷、各档工作寿命、及不稳定载荷工况下轴承的寿命。
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Assignee: Upper sea otter is created Automobile Design Co., Ltd

Assignor: University of Shanghai for Science and Technology

Contract record no.: 2011310000094

Denomination of invention: Selection and service life assessment method for automobile speed variator bearing

Granted publication date: 20100818

License type: Exclusive License

Open date: 20090218

Record date: 20110712

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CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100818

Termination date: 20170815