商用車變速器疲勞實(shí)驗(yàn)特征辨識(shí)與壽命預(yù)測(cè).pdf

1、變速器作為車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，起著改變汽車驅(qū)動(dòng)力和車速的作用。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速增長(zhǎng)，變速器呈現(xiàn)了系列化、模塊化、輕量化的發(fā)展趨勢(shì)，這對(duì)變速器快速設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提出了更高要求。在保證變速器可靠性前提下，為了進(jìn)一步加快新品的研發(fā)，有必要對(duì)變速器疲勞壽命試驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)以縮短研發(fā)周期。變速器作為復(fù)雜系統(tǒng)，從系統(tǒng)角度出發(fā)結(jié)合零部件疲勞狀況進(jìn)行分析成為一個(gè)新的研究方向，此外，在實(shí)際生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的時(shí)頻分析方法應(yīng)用效果欠佳，不能較好滿足實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)

2、疲勞測(cè)試信號(hào)的動(dòng)態(tài)分析和監(jiān)控的需要。因此，本文基于疲勞壽命預(yù)測(cè)理論、機(jī)器學(xué)習(xí)理論和振動(dòng)信號(hào)分析方法，在大量變速器疲勞壽命試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)變速器疲勞壽命試驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)、對(duì)變速器疲勞狀態(tài)進(jìn)行特征辨識(shí)、并對(duì)變速器各檔壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)，對(duì)掌握試驗(yàn)變速器疲勞壽命狀態(tài)特性具有理論和實(shí)踐意義。論文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1)對(duì)變速器總成進(jìn)行了有限元仿真和模態(tài)試驗(yàn)分析，得到了變速器低階固有頻率及振型，通過(guò)對(duì)比理論和試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模態(tài)參數(shù)識(shí)別的可

3、信性并確定了變速器薄弱環(huán)節(jié)，為疲勞試驗(yàn)提供了依據(jù)?；谄趽p傷累積理論，分析了變速器載荷譜、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的關(guān)系以及關(guān)鍵零件在不同載荷強(qiáng)化系數(shù)作用下的損傷度，提出了“刪低強(qiáng)高”的變速器加速疲勞試驗(yàn)方法；與等幅疲勞方法對(duì)比得到了等幅疲勞、加速疲勞這兩種試驗(yàn)方法關(guān)于循環(huán)次數(shù)、損傷度的當(dāng)量關(guān)系；通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)驗(yàn)證了這種加速疲勞試驗(yàn)方法保持了失效機(jī)理的正確性。
　　 2)完成了三軸式、雙中間軸式、行星輪式三種變速器疲勞壽命試驗(yàn)和振動(dòng)信號(hào)測(cè)試

4、，建立了基于峭度、均方幅值指標(biāo)與采樣點(diǎn)次數(shù)(循環(huán)次數(shù))關(guān)系的變速器疲勞壽命曲線；結(jié)合變速器試驗(yàn)工況以及疲勞失效狀況，分析了各變速器關(guān)鍵檔位疲勞壽命曲線的變化趨勢(shì)，并得出雙中間軸式變速器的抗振動(dòng)沖擊性優(yōu)于三軸式和行星輪系變速器的結(jié)論。
　　 3)基于循環(huán)平穩(wěn)理論、獨(dú)立分量分析法和支持向量機(jī)分類法，提出了針對(duì)同類傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、不同載荷的變速器疲勞狀態(tài)進(jìn)行特征辨識(shí)的綜合分析方法；分別以峭度、峭度絕對(duì)值、峭度平方作為特征量，采用一對(duì)一、一對(duì)

5、多、直接構(gòu)造多分類器的支持向量機(jī)分類方法，對(duì)三類變速器疲勞壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取和辨識(shí)，驗(yàn)證了這種方法的合理性。
　　 4)建立了齒輪-軸-軸承的變速器動(dòng)態(tài)仿真模型，分析了循環(huán)周期內(nèi)動(dòng)態(tài)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力變化；基于疲勞損傷理論和非線性臨界平面有限元分析法，快速預(yù)測(cè)各齒輪的疲勞累積損傷區(qū)域；考慮了變速器齒輪疲勞壽命主要影響因素對(duì)材料S-N疲勞壽命曲線進(jìn)行修正，提高了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性；通過(guò)對(duì)比疲勞壽命仿真與試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了這種方法。