CN111488662A

CN111488662A - 壳体结合面密封性的检测方法

Info

Publication number: CN111488662A
Application number: CN202010318668.6A
Authority: CN
Inventors: 何弢; 徐超
Original assignee: Changsha Kuwa Artificial Intelligence And Big Data Industry Technology Research Institute Co ltd
Current assignee: Changsha Kuwa Artificial Intelligence And Big Data Industry Technology Research Institute Co ltd
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2020-08-04

Abstract

本发明公开了一种壳体结合面密封性的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：1)、建立变速箱壳体CAD的三维数模，并将所述三维数模导入有限元软件；2)、简化变速箱壳体模型；3)、将简化后的壳体模型进行自由度约束，并加载螺栓预紧力；4)、将约束后的壳体模型进行工况加载；5)、设置求解参数，得出变形云图，并通过将变形云图的变形量参数和设计目标值进行对比，得出密封性参数。该检测方法在软件里完成，计算结果直观形象，精度高、费用低且结果不受外部环境影响。

Description

壳体结合面密封性的检测方法

技术领域

本发明涉及变速箱壳体密封性判断，具体地，涉及一种壳体结合面密封性的检测方法。

背景技术

壳体是变速器结构中的重要组成部件，起到支撑、保护内部齿轮传动机构和保存润滑油的作用。变速箱壳体结合面主要是指前、后壳体之间、壳体与轴承盖板之间、壳体与油底壳之间的螺栓连接结合部位，其密封性对变速器性能发挥比较关键。密封性不好，一方面容易造成润滑油泄露，污染环境，另一方面润滑油大量泄露容易造成齿轮润滑不良、齿轮烧蚀、影响传动效率及总成可靠性。

传统的变速器壳体结合面密封性检测方法都是用台架试验完成，需要静扭试验设备，检测仪器，专用夹具，周期长、成本高、设备精度、人员主观因素对结果影响较大。

因此，提供一种计算结果直观形象，精度高，周期短，费用低且不受外部因素影响的壳体结合面密封性的检测方法是本发明亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种壳体结合面密封性的检测方法，该检测方法在软件里完成，计算结果直观形象，精度高、费用低且结果不受外部环境影响。

为了实现上述目的，本发明提供了一种壳体结合面密封性的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：

1)、建立变速箱壳体CAD的三维数模，并将所述三维数模导入有限元软件；

2)、简化变速箱壳体模型；

3)、将简化后的壳体模型进行自由度约束，并加载螺栓预紧力；

4)、将约束后的壳体模型进行工况加载；

5)、设置求解参数，得出变形云图，并通过将变形云图的变形量参数和设计目标值进行对比，得出密封性参数。

优选地，在步骤1)之后，步骤2)之前，还包括合并小面边，去除小圆孔、倒圆角和螺纹。

优选地，在步骤2)中，变速箱壳体简化包括轴承简化和螺栓简化。

优选地，轴承简化和螺栓简化通过MPC单元模拟。

优选地，在步骤3)中，包括螺栓连接约束，前壳体与后壳体悬置约束及装配约束，前壳体与发动机连接孔约束。

优选地，通过Rigid单元对前壳体与发动机连接孔、前壳体与后壳体悬置安装点进行全约束。

优选地，在步骤4)中，对约束后的壳体模型进行加载包括对多个档位工况分别一一对应地进行各轴承孔处的载荷加载；多个档位包括1-6档和R档。

优选地，在步骤4)中，将约束后的壳体模型进行工况加载是通过在输入一轴、输出一轴、输出二轴、倒挡轴前后轴承孔处建立刚性连接单元，然后在中心节点处建立X，Y，Z三个方向的力。

优选地，在步骤5)中，若得出的变形参数超过设计目标值，表明壳体的密封性不符合要求；若得出的变形参数小于设计目标值，表明壳体的密封性符合要求。

根据上述技术方案，本发明提供的壳体结合面密封性的检测方法主要包括以下步骤：1)、建立变速箱壳体CAD的三维数模，并将所述三维数模导入有限元软件；2)、简化变速箱壳体模型；3)、将简化后的壳体模型进行自由度约束，并加载螺栓预紧力；4)、将约束后的壳体模型进行工况加载；5)、设置求解参数，得出变形云图，并通过将变形云图的变形量参数和设计目标值进行对比，得出密封性参数。该种检测方法首先将变速箱壳体建立一个CAD的三维数模，然后导入到有限元软件里，而后再将壳体模型进行简化，再将简化后的壳体模型进行约束并加载螺栓预紧力，将约束后的壳体模型进行工况加载，根据实际工况加载，然后在软件里设置求解参数，得出多个工况下的变形云图，并将变形云图的变形参数和设计目标值进行对比，得出壳体部位的密封性参数。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的一种优选实施方式的前壳体与发动机连接孔、前壳体与后壳体悬置安装点通过Rigid单元进行全约束的示意图；

图2是本发明的一种优选实施方式的前壳体与后壳体结合面螺栓预紧力加载示意图；

图3是是图2的单个螺栓预紧力加载示意图；

图4是本发明的一种优选实施方式的轴承孔工况载荷加载示意图；

图5是本发明的一种优选实施方式的轴承简化示意图；

图6是本发明的一种优选实施方式的通过软件求解之后得出的结合面的变形云图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上、下、内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。

本发明提供了一种壳体结合面密封性的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

2)、简化变速箱壳体模型；

4)、将约束后的壳体模型进行工况加载；

本发明的宗旨是提供一种计算结果直观形象，精度高、费用低且结果不受外部环境影响的检测方法。如图1所示，该检测方法包括如下步骤：1)、建立变速箱壳体CAD的三维数模，并将所述三维数模导入有限元软件；2)、简化变速箱壳体模型；3)、将简化后的壳体模型进行约束，并加载螺栓预紧力；4)、将约束后的壳体模型进行工况加载；5)、设置求解参数，得出变形云图，并通过将变形云图的变形参数和设计目标值进行对比，得出密封性参数。该种检测方法首先将变速箱壳体建立一个CAD的三维数模，然后导入到有限元软件里，而后再将壳体模型进行简化，再将简化后的壳体模型进行约束并加载螺栓预紧力，将约束后的壳体模型进行工况加载，根据实际工况加载，然后在软件里设置求解参数，得出多个工况下的变形云图，并将变形云图的变形参数和设计目标值进行对比，得出壳体部位的密封性参数。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步的保证计算结果的准确性，在步骤1)之后，步骤2)之前，还包括合并小面边，去除小圆孔、倒圆角和螺纹。这样，在将三维数模导入有限元软件中之后，先进行几何清理，合并一些较小的面边，去除对结果影响很小的圆孔，倒圆角，螺纹；划分网格，网格平均尺寸3-5mm，壳体特征处网格细化，螺栓孔采用washer处理，网格质量参数满足计算要求，壳体选用高阶四面体实体Solid单元(为了保证计算精度)，选用非线性塑性材料。

在本发明的一种优选的实施方式中，为更进一步的保证计算结果的准确性，在步骤2)中，变速箱壳体简化包括轴承简化和螺栓简化。进一步优选的情况下，轴承简化和螺栓简化通过MPC单元模拟。具体地；

轴承简化，保留与壳体直接相连的轴承外圈，轴承外圈与壳体TIE连接，绑定约束，滚子与内圈采用弹簧模拟，刚度根据轴承径向刚度确定；

螺栓简化，保留螺帽，梁单元模拟螺杆，梁一端与螺帽上表面耦合，另一端与螺栓连接的圆柱孔表面耦合，在梁上施加预紧力，螺帽与壳体直接采用接触。

在本发明的一种优选的实施方式中，在步骤3)中，包括螺栓连接约束，前壳体与后壳体悬置约束及装配约束，前壳体与发动机连接孔约束。更为优选的情况下，通过Rigid单元对前壳体与发动机连接孔、前壳体与后壳体悬置安装点进行全约束。这样，可以保证在加载工况的过程中螺栓与螺栓之间，前壳体与后壳体之间，前壳体与发动机连接孔之间不会影响计算结果，如图2和图3所示，单个螺栓连接通过各接触面之间、螺栓连接处等共3个rbe2单元进行模拟，同时加载螺栓预紧力。

在本发明的一种优选的实施方式中，如图4和图5所示，在步骤4)中，对约束后的壳体模型进行加载包括对多个档位工况分别一一对应地进行各轴承孔处的载荷加载；多个档位包括1-6档和R档。更为优选的情况下，在步骤4)中，将约束后的壳体模型进行工况加载是通过在输入一轴、输出一轴、输出二轴、倒挡轴前后轴承孔处建立刚性连接单元，然后再中心节点处建立X，Y，Z三个方向的力。

不同变速器的壳体结构虽然不同，但分析工况基本相似，壳体收到的静力主要来自不同档位工况下传动轴与差速器在传递扭矩时通过轴承传递给壳体轴承孔的各个方向上的力，在壳体强度分析是，还需要考虑壳体装配螺栓预紧力，现以6档变速器壳体为例，具体说明变速器壳体强度有限元分析的工况，6档变速器壳体主要包括前壳体、中间轴承盖板、后壳体、螺栓及油底壳等附件，其中壳体各档受力工况主要为前壳体轴承孔与中间盖板轴承孔受力，其大小可以等效为X、Y、Z三个方向的轴承力大小，螺栓连接主要包括前壳体与后壳体的螺栓连接、后壳体与中间轴承盖板的螺栓连接、后壳体与油底壳的螺栓连接；壳体收到的静力主要来自不同档位工况下传动轴与差速器在传递扭矩时通过轴承传递给壳体轴承孔的各个方向上的力，故选择各档位工况进行各轴承孔处的载荷加载，具体为1-6档和R档，加载采用的办法是：通过在输入一轴、输出一轴、输出二轴、倒挡轴前后轴承孔处建立刚性连接单元，然后在中心节点处建立X、Y、Z三个方向上的力。

具体地，第一步，施加前后壳体结合面螺栓预紧力，并且单个螺栓全部施加，模拟实际装配条件；第二步，施加各轴承孔载荷，XYZ三个方向分力及扭矩。

而后，设置静态求解参数，非线性参数设置，几何非线性设置，迭代步数设置，求解方法，设置输出参数，节点变形量，单元应力，单元应变，接触变形输出(张口变形量，滑移变形量)；

再之，提取求解结果参数，在软件里查看壳体结合面接触变形输出(张口变形量，滑移变形量)的变形云图。

在本发明的一种优选的实施方式中，在步骤5)中，若得出的变形参数超过设计目标值，表明壳体的密封性不符合要求；若得出的变形参数小于设计目标值，表明壳体的密封性符合要求。如图6所示，不同灰度表示不同的密封性参数，具体可以根据实际工况参考。这里，可以通过该种检测方法检测不同档位工况下的变形云图作为参考，一般选用1档和R档作为极限档位，得出变形云图，若1档和R档能够的密封性能能够满足要求，则2档-6档可以满足要求。

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。

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。

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。

Claims

1.一种壳体结合面密封性的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：

2)、简化变速箱壳体模型；

4)、将约束后的壳体模型进行工况加载；

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在步骤1)之后，步骤2)之前，还包括合并小面边，去除小圆孔、倒圆角和螺纹。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在步骤2)中，变速箱壳体简化包括轴承简化和螺栓简化。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，轴承简化和螺栓简化通过MPC单元模拟。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在步骤3)中，包括螺栓连接约束，前壳体与后壳体悬置约束及装配约束，前壳体与发动机连接孔约束。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，通过Rigid单元对前壳体与发动机连接孔、前壳体与后壳体悬置安装点进行全约束。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在步骤4)中，对约束后的壳体模型进行加载包括对多个档位工况分别一一对应地进行各轴承孔处的载荷加载；多个档位包括1-6档和R档。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，在步骤4)中，将约束后的壳体模型进行工况加载是通过在输入一轴、输出一轴、输出二轴、倒挡轴前后轴承孔处建立刚性连接单元，然后在中心节点处建立X，Y，Z三个方向的力。

9.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，在步骤5)中，若得出的变形参数超过设计目标值，表明壳体的密封性不符合要求；若得出的变形参数小于设计目标值，表明壳体的密封性符合要求。