专利名称：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，縮短新产品开发周期，减少开发过程中试验验证的经费，合理
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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。
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。
具体实施例方式
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OH吾言相结合，采用ASRNET2.0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L^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。
权利要求
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。
全文摘要
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。
文档编号G01M13/04GK101368624SQ200710044878
公开日2009年2月18日 申请日期2007年8月15日 优先权日2007年8月15日
发明者欣 佟, 王军伟, 褚超美 申请人:上海理工大学