CN113139239B - 一种驻车推杆可靠性分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种驻车推杆可靠性分析方法，其包括如下步骤：S1，根据驻车机构的几何结构模型建立动力学分析模型；S2，对动力学分析模型中驻车机构的运动部件设置边界、载荷，建立接触关系，进行动力学仿真分析，提取驻车推杆两端连接处的载荷；S3，建立驻车推杆单体的有限元模型，加载S2提取的驻车推杆两端连接处的载荷，提取加载过程中驻车推杆所受最大应力；S4，将驻车推杆所受最大应力与驻车推杆材料的屈服强度进行比较，评估驻车推杆的可靠性。其能够快速、高效的确定驻车推杆可靠性是否满足要求，减少测试和研发成本，缩短驻车推杆开发周期。

Description

一种驻车推杆可靠性分析方法
技术领域
本发明涉及变速器驻车机构性能分析，具体涉及驻车推杆可靠性分析方法。
背景技术
驻车机构是汽车安全驻车必不可少的安全机构，用于车辆停车时将机动车辆锁止，通过将车辆传动轴在旋转方向上固定以锁定来确保停车后不会出现滑移、溜坡等情况，属于一种变速器的安全装置，驻车系统性能的稳定发挥，关系到车辆能否长时间可靠停车。
驻车机构一般由驻车齿轮、驻车棘爪、驻车推杆、换挡轴、换挡转臂组成，通过换挡轴的旋转带动换挡转臂，换挡转臂推动驻车推杆实现驻车棘爪与驻车齿轮的啮入与啮出，从而实现驻车功能。驻车机构零部件的结构可靠性是能否驻车成功的最关键因素。
对于驻车推杆，由于是整个运动机构的连接件，边界条件难以获取，因此相关性能分析较少，可靠性验证不足。目前，各个企业通常都是通过驻车台架试验及整车试验来验证驻车机构的可靠性，这种方法不仅需要耗费大量的试验成本和资源，延长了产品开发周期，而且仅能依靠零部件是否断裂进行评估，而无法评估设计的安全裕量。
发明内容
本发明的目的是提供一种驻车推杆可靠性分析方法，其能够快速、高效的确定驻车推杆可靠性是否满足要求，减少测试和研发成本，缩短驻车推杆开发周期。
本发明所述的驻车推杆可靠性分析方法，其包括如下步骤：
S1，根据驻车机构的几何结构模型建立动力学分析模型；
S2，对动力学分析模型中驻车机构的运动部件设置边界、载荷，建立接触关系，进行动力学仿真分析，提取驻车推杆两端连接处的载荷；
S3，建立驻车推杆单体的有限元模型，加载S2提取的驻车推杆两端连接处的载荷，提取加载过程中驻车推杆所受最大应力；
S4，将驻车推杆所受最大应力与驻车推杆材料的屈服强度进行比较，评估驻车推杆的可靠性。
进一步，所述S1具体为：在动力学仿真分析前处理软件中，提取驻车机构处于驻车档位时的实体模型，导入动力学分析软件中，并赋予驻车机构部件材料属性。
进一步，所述S3中对驻车推杆单体的有限元模型加载载荷时，驻车推杆单体的有限元模型中施加载荷的点与动力学分析模型中提取驻车推杆两端连接处的载荷的点的坐标位置相同，采用惯性释放的方式进行载荷加载。
进一步，所述S4中若驻车推杆材料的屈服强度≥驻车推杆所受最大应力，则判定驻车推杆的可靠性满足要求，反之判定驻车推杆的可靠性不满足要求。
进一步，所述S2中驻车推杆两端连接处的载荷包括驻车推杆两端连接处X、Y、Z方向的力及力矩，所述X、Y、Z分别指车长、车宽、车高方向，与常规的汽车坐标轴方向一致。
本发明通过对驻车机构进行动力学仿真分析，提取驻车推杆两端连接处的载荷，然后将提取的载荷加载到驻车推杆单体的有限元模型中，再提取加载过程中驻车推杆所受最大应力，将驻车推杆所受最大应力与驻车推杆材料的屈服强度进行比较，评估驻车推杆的可靠性，方便快捷，能够快速、高效的确定驻车推杆可靠性是否满足要求，不需要反复进行驻车台架试验或整车试验来验证驻车推杆的可靠性，进而有效提高了驻车推杆的设计正确率和工作效率，减少了测试和研发成本，缩短了驻车推杆开发周期。
附图说明
图1是本发明的逻辑示意图；
图2是本发明所述驻车机构的结构示意图。
图中，1—驻车转臂，2—换挡轴，3—驻车推杆，4—驻车棘爪，5—驻车滚轮，6—驻车齿轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
参见图1，所示的驻车推杆可靠性分析方法，其包括如下步骤：
S1，根据驻车机构的几何结构模型建立动力学分析模型，参见图2，所述驻车机构包括驻车转臂1、换挡轴2、驻车推杆3、驻车棘爪4、驻车滚轮5和驻车齿轮6，所述驻车摇臂1与换挡轴2端部固定连接，所述驻车推杆3一端与驻车摇臂1转动连接，另一端与驻车滚轮5固定连接，所述驻车滚轮5与驻车棘爪4背侧对应配合，所述驻车棘爪4上设有与驻车齿轮6对应配合的啮合部，通过换挡轴2的旋转带动换挡转臂1，换挡转臂1推动驻车推杆3实现驻车棘爪4与驻车齿轮6的啮入与啮出，从而实现驻车功能。在动力学仿真分析前处理软件中，提取驻车机构处于驻车档位时的实体模型，导入动力学分析软件中，并赋予驻车机构各个部件材料属性。所述动力学仿真分析前处理软件为CATIA或Pro/Engineer，所述动力学分析软件为Msc.Adams或Simpack，根据实际情况进行合理选择。
S2，对动力学分析模型中驻车机构的运动部件设置边界、载荷，建立接触关系，根据运动关系，建立换挡轴2与驻车转臂1间运动副、驻车齿轮6及驻车棘爪5接触关系，赋予接触刚度及阻尼，驻车推杆3与驻车滚轮5间建立弹簧，赋予弹簧刚度及阻尼，根据试验极限工况，输入驻车齿轮6扭矩驱动及换挡轴2转角。然后在动力学分析软件中进行动力学仿真分析，提取驻车推杆两端连接处的载荷，该载荷包括驻车推杆两端连接处X、Y、Z方向的力及力矩。
S3，建立驻车推杆单体的有限元模型，在结构仿真分析软件中，建立驻车推杆有限元模型，赋予驻车推杆材料属性。采用惯性释放的方式加载S2提取的驻车推杆两端连接处的载荷，载荷施加过程中驻车推杆单体的有限元模型中施加载荷的点与动力学分析模型中提取驻车推杆两端连接处的载荷的点的坐标位置相同，提取加载过程中驻车推杆所受最大应力。所述结构仿真分析软件为Hypermseh或Abaqus，根据实际情况进行合理选择。
S4，将驻车推杆所受最大应力与驻车推杆材料的屈服强度进行比较，计算安全裕量，评估驻车推杆的可靠性，若驻车推杆材料的屈服强度≥驻车推杆所受最大应力，即安全裕量≥1，则判定驻车推杆的可靠性满足要求，输出驻车推杆的设计方案。反之安全裕量＜1则判定驻车推杆的可靠性不满足要求，需要重新优化驻车推杆结构，再进行可靠性分析，直至可靠性满足要求。
本发明所述驻车推杆可靠性分析方法通过对驻车机构进行动力学仿真分析，提取驻车推杆两端连接处的载荷，然后将提取的载荷加载到驻车推杆单体的有限元模型中，再提取加载过程中驻车推杆所受最大应力，将驻车推杆所受最大应力与驻车推杆材料的屈服强度进行比较，评估驻车推杆的可靠性，方便快捷，能够快速、高效的确定驻车推杆可靠性是否满足要求，不需要反复进行驻车台架试验或整车试验来验证驻车推杆的可靠性，进而有效提高了驻车推杆的设计正确率和工作效率，减少了测试和研发成本，缩短了驻车推杆开发周期。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种驻车推杆可靠性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，根据驻车机构的几何结构模型建立动力学分析模型，在动力学仿真分析前处理软件中，提取驻车机构处于驻车档位时的实体模型，导入动力学分析软件中，并赋予驻车机构部件材料属性；
S2，对动力学分析模型中驻车机构的运动部件设置边界、载荷，建立接触关系，进行动力学仿真分析，提取驻车推杆两端连接处的载荷；
S3，建立驻车推杆单体的有限元模型，加载S2提取的驻车推杆两端连接处的载荷，对驻车推杆单体的有限元模型加载载荷时，驻车推杆单体的有限元模型中施加载荷的点与动力学分析模型中提取驻车推杆两端连接处的载荷的点的坐标位置相同，采用惯性释放的方式进行载荷加载，提取加载过程中驻车推杆所受最大应力；
S4，将驻车推杆所受最大应力与驻车推杆材料的屈服强度进行比较，评估驻车推杆的可靠性。
2.根据权利要求1所述的驻车推杆可靠性分析方法，其特征在于：所述S4中若驻车推杆材料的屈服强度≥驻车推杆所受最大应力，则判定驻车推杆的可靠性满足要求，反之判定驻车推杆的可靠性不满足要求。
3.根据权利要求1或2所述的驻车推杆可靠性分析方法，其特征在于：所述S2中驻车推杆两端连接处的载荷包括驻车推杆两端连接处X、Y、Z方向的力及力矩。
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