比拟材料迟滞效应的载荷转换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种载荷转换方法，尤其是一种汽车、拖拉机、工程机械等地面车辆由车速-时间历程转换为传动系统各零件载荷-时间历程的方法。
【背景技术】
[0002]国内，载荷谱技术起步较晚，关于汽车传动系统由车速-时间历程转换为各零件载荷-时间历程的研究与方法尚未见报导。车辆在行驶过程中，存在加速起步、匀速行驶、紧急制定等工况，车辆会有升速、降速变化，导致零部件受载有差异。车辆加速与匀速状态，车速不同，却可能有相同的驱动转矩；加速上坡过程中，车速与扭矩有一定的对应关系；但在下坡时，车速可能很高，发动机不输出扭矩反而被车辆拖动工作，回收能量。因而，在行驶过程中，在汽车行驶方程式中，未考虑汽车升降速时载荷差异，由于加速阻力中旋转质量换算系数是常数，导致载荷差异较大。如果仅按照汽车行驶方程式，由于附着系数和旋转质量换算系数值的不稳定，由车速出发来估计驱动电机的扭矩比较困难。此问题直接影响到对零件名义载荷特征的定义和对后继工作应力谱的设计建模，为了准确地描述传动系统的载荷，有必要探讨由车速-时间历程转换为传动系统各零件载荷-时间历程的方法。
[0003]虽然传动系统齿轮、轴、轴承等零件的载荷谱不易测取，但是汽车整车有标准的道路循环工况，即车速-时间历程图，可以将这些以车速-时间组成的道路循环工况通过一定的转换方法，建立传动系统各零件的载荷-时间历程图。
[0004]根据金属材料应力-应变规律，应力-应变迟滞效应是一种弹性范围内的非弹性现象(如图1)，在同一载荷下，施加载荷与卸去载荷具有不同的应变值，在完全卸载后留下残余形变，只有在反向施加载荷时才能使材料恢复到初始状态(零应变)。在行驶过程中，汽车存在升速、降速变化，在该过程中减速系统齿轮受载有差异。从某一较低车速B增加至该车速A时减速系统齿轮受载为L，从某一较高车速C减速至该车速A时减速系统齿轮受载为L’，在同一个车速A下齿轮所受载荷L与L’不相同。为了准确地描述传动系统的载荷，有必要对其进行修正。
【发明内容】
[0005]本发明提出一种利用汽车标准道路循环，比拟材料应力-应变迟滞效应现象，研究车速、加速度冲击、档位等因素在传力零件载荷形成过程中的作用，建立从车速到载荷的转换方法，获得与车速分布图对应的零件载荷分布图。
[0006]本发明的技术方案是:一种比拟材料迟滞效应的载荷转换方法，具体步骤:
(1)标准道路循环工况下车速-时间历程、加速度-时间历程的统计与分析；
(2)基于车型数据，修正旋转质量换算系数值，确定车型的旋转质量换算系数-时间历程关系；
(3)根据步骤(I)和(2)的结果，基于汽车整车相关参数，利用汽车行驶方程推断出所需求的动力系统的输出载荷-时间历程； (4)根据步骤(3)所得数据和减速系统参数，确定减速系统及其关键零部件载荷-时间历程；
(5)获得经传动系传至半轴、差速器、轮毂关联零件的载荷-时间历程，从而进一步获得各个零件的设计载荷谱。
[0007]本发明的有益效果:
本发明用于车辆传动系统中零部件的开发，开发前缺少载荷谱，依据车速-时间历程的变化规律，通过对车辆旋转质量换算系数的影响规律的研究，获得传动系零件载荷谱，为零件以载荷谱为基础的轻量化设计和评价提供基础。
【附图说明】
[0008]图1是应力-应变迟滞效应现象图；
图2是标准道路循环工况下汽车车速-载荷转换流程图。
【具体实施方式】
[0009]本发明的比拟材料迟滞效应的载荷转换方法，其关键点在于正确建立动力驱动模式下的车速-时间历程、旋转质量换算系数-时间历程、档位-时间历程的关系，获得动力系统输入扭矩-时间历程、转速-时间历程，进而建立动力系统输出端扭矩-时间历程，获得零件的名义载荷分布特征。
[0010]标准道路循环工况下由车速转换减速系统所需扭矩谱的方法如图2所示，具体步骤:(I)标准道路循环工况下车速-时间历程、加速度-时间历程的统计与分析；(2)基于车型数据，修正旋转质量换算系数值，确定车型的旋转质量换算系数-时间历程关系；(3)根据步骤(I)和(2)的结果，基于汽车整车相关参数，利用汽车行驶方程可推断出所需求的动力系统的输出载荷-时间历程；(4)根据步骤(3)所得数据和减速系统参数，确定减速系统及其关键零部件载荷-时间历程；(5)获得经传动系传至半轴、差速器、轮毂等关联零件的载荷-时间历程，从而进一步获得各个零件的设计载荷谱。
【主权项】
1.一种比拟材料迟滞效应的载荷转换方法，其特征在于，具体步骤如下: (1)标准道路循环工况下车速-时间历程、加速度-时间历程的统计与分析； (2)基于车型数据，修正旋转质量换算系数值，确定车型的旋转质量换算系数-时间历程关系； (3)根据步骤(I)和(2)的结果，基于汽车整车相关参数，利用汽车行驶方程推断出所需求的动力系统的输出载荷-时间历程； (4)根据步骤(3)所得数据和减速系统参数，确定减速系统及其关键零部件载荷-时间历程； (5)获得经传动系传至半轴、差速器、轮毂关联零件的载荷-时间历程，从而进一步获得各个零件的设计载荷谱。
【专利摘要】本发明涉及一种比拟材料迟滞效应的载荷转换方法，其步骤：1.标准道路循环工况下车速-时间历程、加速度-时间历程的统计与分析；2.基于车型数据，修正旋转质量换算系数值，确定车型的旋转质量换算系数-时间历程关系；3.基于汽车整车相关参数，利用汽车行驶方程推断出所需求的动力系统的输出载荷-时间历程；4.确定减速系统及关键零部件载荷-时间历程；5.获得经传动系传至半轴、差速器、轮毂关联零件的载荷-时间历程，进一步获得各个零件的设计载荷谱。本发明用于车辆传动系统中零部件开发，依据车速-时间历程的变化规律，通过对车辆旋转质量换算系数的影响规律研究，获得传动系零件载荷谱，为零件以载荷谱为基础的轻量化设计和评价提供基础。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105046015
【申请号】CN201510494628
【发明人】郑松林, 刘新田, 宁欣, 陈铁, 冯金芝
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月13日