CN114611228A - 一种确定变速器载荷谱的方法、系统、存储介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定变速器载荷谱的方法、系统、存储介质及设备，包括以下步骤，获取车辆及车辆动力传输系统的基本数据，采集道路载荷数据，并对道路载荷数据进行分析处理，并确定各挡位转速‑扭矩‑时间的对应关系，计算各挡位的载荷谱数据，并编制车辆的实际载荷谱，进一步在此基础上计算不同挡位齿轮的载荷加速系数，同时提取各挡位扭矩和转速数据，确定加速试验的各挡位扭矩和转速，并结合不同挡位齿轮的载荷加速系数得到试验加速载荷谱，可以指导新品变速器的开发，提高不同车辆变速器的可靠性，延长车辆的使用周期，减少用户使用成本，解决了现有技术中变速器的可靠性与设计目标存在的差异性大的问题。

Description

一种确定变速器载荷谱的方法、系统、存储介质及设备

技术领域

本发明属于汽车开发技术领域，涉及一种确定变速器载荷谱的方法、系统、存储介质及设备。

背景技术

商用车变速器作为商用车辆动力总成的关键核心部分，起着改变扭矩、转速与驱动方向的作用，使商用车的驱动力、速度与行驶方向能够适应不同的工况，同时也使得发动机的动力利用得更加充分合理。很多车辆没有适配的载荷普，往往不能很好的满足商用车的实际使用工况，开发出的商用车变速器在可靠性上与设计目标存在较大差距。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种确定变速器载荷谱的方法、系统、存储介质及设备，以便获得符合车辆实际工况的变速器的真实受载特性，能够指导商用车变速器的设计开发和试验，提高变速器的可靠性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种确定变速器载荷谱的方法，包括以下步骤：

S1：获取车辆及车辆动力传输系统的基本数据；

S2：采集道路载荷数据，并对道路载荷数据进行分析处理；

S3：基于S1获取的基本数据和S2的分析结果，获取在不同挡位时，变速器转速和扭矩对应不同时间的变化数据，确定各挡位转速-扭矩-时间的对应关系，计算各挡位的载荷谱数据，并编制车辆的实际载荷谱；

S4：基于车辆的实际载荷谱，计算不同挡位齿轮的载荷加速系数，同时提取各挡位扭矩和转速数据，确定加速试验的各挡位扭矩和转速，并结合不同挡位齿轮的载荷加速系数得到试验加速载荷谱。

本发明的进一步改进在于：

一种确定变速器载荷谱的方法，所述S2包括以下步骤：

所述采集道路载荷数据包括车辆运行地域、地形地貌和道路类型，

所述对道路载荷数据进行分析处理的过程包括：

基于道路变化，实时采集车辆的经度、维度和海拔高度数据；

对采集的数据进行奇异点处理，将采集的数据中超出量程范围和数据不完整的部分奇异点进行整列数据删除，调整处理好的数据，并使用路谱处理软件对调整好的数据进行分析处理。

所述采集道路载荷数据时，采集的时间大于等于30天，采集的运行里程大于等于2000公里。

所述S3包括以下步骤：

测量计算各零件的疲劳S-N曲线，结合各挡位转速-扭矩-时间的对应关系和各零件的疲劳S-N曲线，根据损伤一致性原则，计算各挡位的载荷谱数据。

所述S4包括以下步骤：

确定不同零件的载荷强化系数，并结合各零件的疲劳S-N曲线确定载荷强化系数对应的加速系数；

根据S3得到的车辆的实际载荷谱，分析各挡位的最高转速、最高扭矩、平均转速和平均扭矩，结合现有变速器的最高输入扭矩和额定功率确定加速试验的转速和扭矩；

基于不同零件的加速系数、加速试验的转速和扭矩计算加速试验转速、加速扭矩下的循环载荷加载次数；

基于加速试验转速、加速试验扭矩和循环加载次数得到试验加速载荷谱。

所述S1包括以下步骤：

所述车辆的基本数据包括：整车型号、发动机型号、变速器型号、后桥型号、驱动形式和轮胎规格；

所述车辆动力传输系统的基本数据包括：发动机外特性、变速器传动比、后桥传动比和轮胎半径。

一种确定变速器载荷谱的系统，包括车辆信息采集模块、道路信息采集模块、实际载荷谱编制模块和加速载荷谱编制模块；

车辆信息采集模块，用于获取车辆及车辆动力传输系统的基本数据；

道路信息采集模块，用于采集道路载荷数据，并对道路载荷数据进行分析处理；

实际载荷谱编制模块，基于S1获取的基本数据和S2的分析结果，获取在不同挡位时，变速器转速和扭矩对应不同时间的变化数据，确定各挡位转速-扭矩-时间的对应关系，计算各挡位的载荷谱数据，并编制车辆的实际载荷谱；

加速载荷谱编制模块，用于基于车辆的实际载荷谱，计算不同挡位齿轮的载荷加速系数，同时提取各挡位扭矩和转速数据，确定加速试验的各挡位扭矩和转速，并结合不同挡位齿轮的载荷加速系数得到试验加速载荷谱。

一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种确定变速器载荷谱的方法，可以在不同路况下进行车辆变速器载荷数据的采集和分析，编制符合实际工况的道路载荷谱，进一步在此基础上加速生成试验载荷谱，可以指变速器的开发，提高不同车辆变速器的可靠性，延长车辆的使用周期，减少用户使用成本，本发明公开的加速试验载荷谱还将对已有箱型的升级换代提供快速的试验评估，使得改进内容得到充分验证，减少市场故障率，加速载荷谱在基形变速器定型试验和后续变速器改进中，可大大缩短试验周期，加速变速器的升级换代。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的试验流程图；

图2为本发明实施例的变速器挡位-扭矩-时间对应关系图；

图3为本发明实施例的变速器挡位-车速-时间对应关系图；

图4为本发明的实施例中商用车换挡关系。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1-4，本发明实施例公开了一种确定变速器载荷谱的方法，包括以下步骤：

第一步：商用车整车及动力传输系统基本信息收集

1.确定整车基本信息：通过商用车说明书或铭牌获取整车型号、整车实际质量、发动机型号、变速器型号、后桥型号、驱动形式、轮胎规格；

2.确定发动机外特性：通过发动机型号查取发动机外特性曲线；

3.确定变速器传动比：通过变速器型号查取变速器挡位数和各挡位传动比；

4.确定后桥传动比：通过后桥型号查取后桥传动比；

5.确定轮胎半径：通过轮胎型号查取轮胎半径。

第二步：商用车变速器道路载荷采集

1.准备商用车变速器道路载荷采集设备；

2.初步确定商用车运行地域、地形地貌、道路类型；

3.道路载荷采集设备进行连接与安装；

4.采集设备进行调试；

5.实际工况道路载荷采集。

第三步：道路载荷数据分析处理

1.提取采集过程车辆的实时经度、纬度、海拔高度信息；

2.对采集的数据进行奇异点处理；

3.按分析数据格式对采集数据进行整理；

4.使用软件对新格式数据进行分析处理。

第四步：编制商用车变速器实际工况载荷谱

1.确定各挡位的转速-扭矩-时间对应关系；

2.根据损伤一致性原则，计算各挡位的载荷谱信息；

3.编制实际工况载荷谱。

第五步：编制商用车变速器试验加速载荷谱

1.对不同挡位齿轮，确定载荷强化系数；

2.分析载荷强化系数对应的加速系数；

3.确定各挡位的试验转速、试验扭矩和试验循环载荷加载次数；

4.编制试验加速载荷谱。

本发明公开了一种实施例：以某平原地区城市道路洒水车为例进行说明：

第一步：S11，商用车整车及动力传输系统基本信息收集

(1)确定整车基本信息：车辆为某平原地区城市道路洒水车，通过现场观察整车铭牌信息和查看车辆说明书，车辆为的德龙M3000商用车，上装为道路洒水设备，整车整备质量8.8吨，最大允许总质量25吨，车辆驱动形式为6x4结构，发动机采用的型号为WP7.270E51的柴油发动机，变速器采用的型号为8JS125T的机械式变速器，后桥采用的型号为HDM425的车桥，轮胎规格11.00R20。

(2)确定发动机外特性：发动机型号为WP7.270E51，通过发动机说明书可查得发动机的转速-扭矩外特性曲线。

(3)确定变速器传动比：变速器型号为8JS125T，通过查询该型号变速器使用手册，得到该变速器各挡位速比。

(4)确定后桥传动比：后桥型号为HDM425，通过铭牌信息确定该后桥传动比为4.625。

(5)确定轮胎半径：轮胎规格为11.00R20，通过查询国标《GB/T2977-2008载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷》，查得该轮胎静负荷半径为0.499m。

第二步：S12，商用车变速器道路载荷采集

(1)准备商用车变速器道路载荷采集设备：道路载荷谱采集设备可根据采集数据的种类和精度，进行集成式开发或多个模块组装成一套采集设备。本次采集因采集数据种类多，故使用独立模块组装了一套采集设备，模块包括转速传感器、扭矩传感器、GPS传感器、陀螺仪传感器、油温传感器和数控采集设备等。

(2)初步确定商用车运行地域、地形地貌、道路类型：车辆为在某平原城市进行道路洒水作业。故可确定运行区域为城市区域；经跟车确定运行路况地形较为平坦，无起伏较大的坡；道路为一般城市道路。

(3)道路载荷采集设备进行连接与安装：将各传感器与发动机输出端，变速器输出端、变速器挡位杆等进行连接。将传感器与数控采集设备进行连接。

(4)采集设备进行调试：调试数控采集设备，使采集数据在车辆熄火状态，仅通电状态，低转速运行状态下基本与预想或设定状态一致。

(5)实际工况道路载荷采集：在车辆正常运行状态下进行道路载荷谱采集要求采集时间不少于30天或运行里程不少于2000公里。

第三步：S13，道路载荷数据分析处理

(1)提取采集过程车辆的实时经度、纬度、海拔高度信息：将采集数据中经度、纬度、海拔高度信息提取出来，并通过地图软件确定经度、纬度、海拔高度信息的准确性。

(2)对采集的数据进行奇异点处理：使用EXCEL软件将采集的数据打开，将采集数据中超出量程范围，数据不完整的部分奇异点进行整列数据删除。

(3)按分析数据格式对采集数据进行整理：将处理好的数据按照分析软件输入格式进行调整。

(4)使用软件对新格式数据进行分析处理：使用路谱处理软件对调整好的数据进行分析处理

第四步：S14，编制商用车变速器实际工况载荷谱，参见图2-3：

(1)确定各挡位的转速-扭矩-时间对应关系:通过路谱分析软件统计商用车变速器各挡位在本次采集过程中的转速-扭矩-时间的对应关系图。

(2)根据损伤一致性原则，计算各挡位的载荷谱信息：利用转速-扭矩-时间的对应关系图和变速器中各零件的疲劳S-N曲线，根据损伤一致性原则计算各挡位在本次工况下的真实载荷谱。

(3)编制实际工况载荷谱：利用上一小步的真实载荷谱，整理编制出实际工况下的载荷谱。

第五步：S15，编制商用车变速器试验加速载荷谱

(1)对不同零件，确定载荷强化系数：根据新开发变速器或已有变速器产品中各零件所使用的材料、工艺和强化措施，查零件疲劳数据库得到零件的强化系数。

(2)分析载荷强化系数对应的加速系数：根据载荷强化系数并结合零件S-N曲线，确定载荷谱加速系数。

(3)确定各挡位的试验转速、试验扭矩和试验循环载荷加载次数：根据道路载荷谱数据分析各挡位的最高转速、最高扭矩、平均转速、平均扭矩，并结合新开发变速器或已有变速器设计的最高输入扭矩、额定功率确定加速试验的转速、扭矩，同时结合不同零件的载荷谱加速系数计算在加速试验转速、加速扭矩下的循环载荷加载次数。

(4)编制试验加速载荷谱：根据各挡位的加速试验转速、加速试验扭矩和循环加载次数整理试验加速载荷谱。

本发明实施例本发明可通过在不同地形(山区、平原、高原等)、不同路况(高速、国道、省道、城市道路等)、不同用途商用车(牵引车、载货车、自卸车、公交车等)上进行商用车变速器道路载荷的采集、分析，编制符合中国实际工况的道路载荷谱，加速并生成试验载荷谱。根据中国真实载荷谱指导新型变速器的开发，能大大提高不同用途商用车变速器的可靠性，增加商用车变速器的使用周期，减少用户的使用成本。加速试验载荷谱将加快新箱型的研发周期，便于新产品快速推向市场，获得用户的认可；加速试验载荷谱还将对已有箱型的升级换代提供快速的试验评估，使得改进内容得到充分验证，减少市场故障率。

本发明实施例还公开了一种确定变速器载荷谱的系统，包括：

车辆信息采集模块，用于获取车辆及车辆动力传输系统的基本数据；

道路信息采集模块，用于采集道路载荷数据，并对道路载荷数据进行分析处理；

实际载荷谱编制模块，用于基于S2的分析结果，获取在不同挡位时，变速器转速和扭矩对应不同时间的变化数据，确定各挡位转速-扭矩-时间的对应关系，计算各挡位的载荷谱数据，并编制车辆的实际载荷谱；

加速载荷谱编制模块，用于基于车辆的实际载荷谱，计算不同挡位齿轮的载荷加速系数，同时提取各挡位扭矩和转速数据，确定加速试验的各挡位扭矩和转速，并结合不同挡位齿轮的载荷加速系数得到试验加速载荷谱。

本发明一实施例提供的终端设备的示意图。该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个方法实施例中的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。

所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。

所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。

所述处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。

所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种确定变速器载荷谱的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取车辆及车辆动力传输系统的基本数据；

S2：采集道路载荷数据，并对道路载荷数据进行分析处理；

S3：基于S1获取的基本数据和S2的分析结果，获取在不同挡位时，变速器转速和扭矩对应不同时间的变化数据，确定各挡位转速-扭矩-时间的对应关系，计算各挡位的载荷谱数据，并编制车辆的实际载荷谱；

S4：基于车辆的实际载荷谱，计算不同挡位齿轮的载荷加速系数，同时提取各挡位扭矩和转速数据，确定加速试验的各挡位扭矩和转速，并结合不同挡位齿轮的载荷加速系数得到试验加速载荷谱。

2.根据权利要求1所述的一种确定变速器载荷谱的方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：

所述采集道路载荷数据包括车辆运行地域、地形地貌和道路类型，

所述对道路载荷数据进行分析处理的过程包括：

基于道路变化，实时采集车辆的经度、维度和海拔高度数据；

对采集的数据进行奇异点处理，将采集的数据中超出量程范围和数据不完整的部分奇异点进行整列数据删除，调整处理好的数据，并使用路谱处理软件对调整好的数据进行分析处理。

3.根据权利要求2所述的一种确定变速器载荷谱的方法，其特征在于，所述采集道路载荷数据时，采集的时间大于等于30天，采集的运行里程大于等于2000公里。

4.根据权利要求1所述的一种确定变速器载荷谱的方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：

测量计算各零件的疲劳S-N曲线，结合各挡位转速-扭矩-时间的对应关系和各零件的疲劳S-N曲线，根据损伤一致性原则，计算各挡位的载荷谱数据。

5.根据权利要求2所述的一种确定变速器载荷谱的方法，其特征在于，所述S4包括以下步骤：

确定不同零件的载荷强化系数，并结合各零件的疲劳S-N曲线确定载荷强化系数对应的加速系数；

根据S3得到的车辆的实际载荷谱，分析各挡位的最高转速、最高扭矩、平均转速和平均扭矩，结合现有变速器的最高输入扭矩和额定功率确定加速试验的转速和扭矩；

基于不同零件的加速系数、加速试验的转速和扭矩计算加速试验转速、加速扭矩下的循环载荷加载次数；

基于加速试验转速、加速试验扭矩和循环加载次数得到试验加速载荷谱。

6.根据权利要求1所述的一种确定变速器载荷谱的方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：

所述车辆的基本数据包括：整车型号、发动机型号、变速器型号、后桥型号、驱动形式和轮胎规格；

所述车辆动力传输系统的基本数据包括：发动机外特性、变速器传动比、后桥传动比和轮胎半径。

7.根据权利要求1所述的一种确定变速器载荷谱的系统，其特征在于，包括车辆信息采集模块、道路信息采集模块、实际载荷谱编制模块和加速载荷谱编制模块；

车辆信息采集模块，用于获取车辆及车辆动力传输系统的基本数据；

道路信息采集模块，用于采集道路载荷数据，并对道路载荷数据进行分析处理；

实际载荷谱编制模块，基于S1获取的基本数据和S2的分析结果，获取在不同挡位时，变速器转速和扭矩对应不同时间的变化数据，确定各挡位转速-扭矩-时间的对应关系，计算各挡位的载荷谱数据，并编制车辆的实际载荷谱；

加速载荷谱编制模块，用于基于车辆的实际载荷谱，计算不同挡位齿轮的载荷加速系数，同时提取各挡位扭矩和转速数据，确定加速试验的各挡位扭矩和转速，并结合不同挡位齿轮的载荷加速系数得到试验加速载荷谱。

8.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。

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