一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法及系统

本发明属于磨损分析，尤其涉及一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法及系统。

背景技术：

1、作为保证车辆机动性的核心传动部件，差速器通过十字轴-行星轮的相对运转来传递扭矩和分配转速。传动过程中，十字轴表面承担巨大载荷，同时孔轴相对运动形式为滑动摩擦，在润滑不充分条件下，差速器十字轴-行星轮非常容易磨损，严重时十字轴与行星轮发生烧结，无法满足车辆极限工况下使用要求。

2、发明人发现，现有技术对差速器十字轴-行星轮磨损过程的计算分析较少，导致无法准确描述十字轴-行星轮的磨损过程。同时无法准确计算十字轴-行星轮磨损过程中，轴-孔接触弧长变化、沿接触弧长的压强分布以及孔-轴接触区域压强分布规律等，进而无法提供针对差速器十字轴-行星轮进行结构设计与改进的有效依据。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法及系统，本发明通过磨损过程的几何关系计算孔轴接触弧长，进而推导出磨损过程中沿接触弧长的压强分布，填补了差速器十字轴-行星轮磨损过程的计算分析理论的空白。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供了一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法，包括：

4、结合磨损过程中孔轴圆心距、十字轴轴颈半径和行星轮孔半径，建立十字轴-行星轮磨损过程的几何关系模型；

5、对建立的几何关系模型进行公式推导，得到磨损过程中轴孔接触弧长对应圆心角公式；

6、将得到的圆心角公式转化为十字轴-行星轮接触弧长表达式；根据十字轴-行星轮接触弧长表达式，计算得到孔轴接触弧长；

7、根据得到的孔轴接触弧长，计算沿接触弧长的压强分布，得到接触压强分布的二次多项式；

8、对十字轴-行星轮轴向接触长度受力分析，得到轴向作用力受力分布表达式；结合接触压强分布的二次多项式，得到孔-轴接触区域压强分布。

9、进一步的，将磨损过程分为孔磨损和轴磨损两个过程。

10、进一步的，十字轴-行星轮磨损过程的几何关系模型中，孔轴圆心距等于十字轴磨损量、行星齿轮孔磨损量与行星轮孔半径三者的和与十字轴轴颈半径的差。

11、进一步的，磨损过程中轴孔接触弧长对应圆心角α计算公式为：

12、

13、其中：rh1为磨损后行星轮孔半径；a1为孔轴圆心距；ra0为十字轴轴颈半径。

14、进一步的，接触弧长的接触压强σ分布表达式为：

15、

16、其中，g为相对作用力；为在行星轮上接触弧长所对应的圆心角；a为计算值。

17、进一步的，计算值a为：

18、

19、进一步的，孔轴接触压强σi，j为：

20、

21、其中，a为计算值；gi为相对作用力；为在行星轮上接触弧长所对应的圆心角；i和j为常数。

22、第二方面，本发明还提供了一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析系统，包括：

23、磨损过程的几何关系模型建立模块，结合磨损过程中孔轴圆心距、十字轴轴颈半径和行星轮孔半径，建立十字轴-行星轮磨损过程的几何关系模型；

24、圆心角计算模块，被配置为：对建立的几何关系模型进行公式推导，得到磨损过程中轴孔接触弧长对应圆心角公式；

25、孔轴接触弧长计算模块，将得到的圆心角公式转化为十字轴-行星轮接触弧长表达式；根据十字轴-行星轮接触弧长表达式，计算得到孔轴接触弧长；

26、接触压强分布计算模块，根据得到的孔轴接触弧长，计算沿接触弧长的压强分布，得到接触压强分布的二次多项式；

27、孔-轴接触区域压强计算模块，对十字轴-行星轮轴向接触长度受力分析，得到轴向作用力受力分布表达式；结合接触压强分布的二次多项式，得到孔-轴接触区域压强分布。

28、第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法的步骤。

29、第四方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法的步骤。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

31、本发明中，首先，结合磨损过程中孔轴圆心距、十字轴轴颈半径和行星轮孔半径，建立十字轴-行星轮磨损过程的几何关系模型；对建立的几何关系模型进行公式推导，得到磨损过程中轴孔接触弧长对应圆心角公式；然后，将得到的圆心角公式转化为十字轴-行星轮接触弧长表达式；根据十字轴-行星轮接触弧长表达式，计算得到孔轴接触弧长；根据得到的孔轴接触弧长，计算沿接触弧长的压强分布，得到接触压强分布的二次多项式；最后，对十字轴-行星轮轴向接触长度受力分析，得到轴向作用力受力分布表达式；结合接触压强分布的二次多项式，得到孔-轴接触区域压强分布；实现了磨损过程中沿接触弧长的压强分布计算，填补了差速器十字轴-行星轮磨损过程的计算分析理论的空白，为差速器十字轴-行星轮的结构设计与改进提供了有效依据。

技术特征：

1.一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法，其特征在于，将磨损过程分为孔磨损和轴磨损两个过程。

3.如权利要求1所述的一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法，其特征在于，十字轴-行星轮磨损过程的几何关系模型中，孔轴圆心距等于十字轴磨损量、行星齿轮孔磨损量与行星轮孔半径三者的和与十字轴轴颈半径的差。

4.如权利要求1所述的一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法，其特征在于，磨损过程中轴孔接触弧长对应圆心角α计算公式为：

5.如权利要求1所述的一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法，其特征在于，接触弧长的接触压强σ分布表达式为：

6.如权利要求5所述的一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法，其特征在于，计算值a为：

7.如权利要求1所述的一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法，其特征在于，孔-轴接触区域压强σi，j为：

8.一种差速器十字轴-行星轮磨损过程分析系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-7任一项所述的差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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程序时实现了如权利要求1-7任一项所述的差速器十字轴-行星轮磨损过程分析方法的步骤。

技术总结
本发明属于磨损分析技术领域，提供了一种差速器十字轴‑行星轮磨损过程分析方法及系统，首先，结合磨损过程中孔轴圆心距、十字轴轴颈半径和行星轮孔半径，建立磨损过程的几何关系模型；对建立的几何关系模型进行公式推导，得到磨损过程中轴孔接触弧长对应圆心角公式；然后，将得到的圆心角公式转化为十字轴‑行星轮接触弧长表达式；根据十字轴‑行星轮接触弧长表达式，计算得到孔轴接触弧长；根据得到的孔轴接触弧长，计算沿接触弧长的压强分布，得到接触压强分布的二次多项式；最后，将得到的接触压强分布的二次多项式结合十字轴轴向作用力分布，得到孔‑轴接触区域压强分布，填补了差速器十字轴‑行星轮磨损过程的计算分析理论的空白。

技术研发人员：江京亮,刘迪,刘本友,魏蓉,马长城
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15