电动汽车传动构件疲劳寿命预测与系统可靠性优化研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luxi0194
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
传动系统是电动汽车动力总成核心之一,直接决定汽车可靠性与安全性。由于驱动电机加速能力强、起步转矩大,电动汽车常采用动力传递路径更短的多级减速与少挡位变速传动系统。更精简的传动系统导致关重部件受载循环次数显著提高。此外,电动汽车传动系统在驱动和制动工况均受载,载荷工况呈现更宽的覆盖范围与更强的随机特征。电动汽车涌现的新特征带来了新的理论与技术挑战。其中,传动构件疲劳寿命预测与系统可靠性优化成为实现其性能进一步提升的重要途径。论文从以上技术难点出发,对电动汽车传动构件疲劳寿命分析与系统可靠性优化开展研究:建立考虑载荷谱特征的电动汽车传动构件疲劳寿命预测模型,实现载荷谱作用下的传动构件疲劳寿命预估;提出虑及强度退化与失效相关的电动汽车传动系统可靠性分析方法,揭示传动系统可靠性时变规律与设计参数对系统可靠性的影响次序;创新面向高可靠与轻量化的电动汽车传动系统可靠性优化方法,获得重量减轻、可靠性提高的传动系统结构参数优化方案。研究成果对电动汽车传动构件和系统寿命预测、可靠性分析以及结构优化等具有重要意义,也为相关领域技术人员提供理论支撑与参考。主要研究内容如下:(1)考虑载荷谱特征的电动汽车传动构件疲劳寿命预估。根据某型电动汽车传动系统结构与载荷谱工况参数,基于传动构件承载分析、Archard磨损公式、齿轮疲劳基础数据以及Palmgren-Miner疲劳损伤累积准则,建立传动构件疲劳寿命预测模型。综合考虑可靠性测试载荷谱作用下的齿轮接触疲劳、弯曲疲劳、磨损寿命以及滚动轴承疲劳寿命,分析传动构件抵御各类失效风险的能力,探明系统薄弱环节与恶劣工况。结果表明:该电动汽车传动系统中的滚动轴承为系统薄弱环节。驱动电机反拖传动系统时各传动构件疲劳寿命更低。(2)虑及强度退化与失效相关的电动汽车传动系统疲劳可靠性分析。基于应力-强度干涉理论、Copula函数以及有限差分法,建立综合考虑运转工况与构件强度不确定影响以及不同失效形式与构件相互作用的系统可靠性分析方法。解释某型电动汽车传动构件及系统在可靠性测试载荷谱下的疲劳可靠性时变规律,并分析系统可靠性对设计参数的敏感响应。结果表明,该电动汽车传动构件与系统在可靠性测试载荷谱作用下的疲劳可靠性呈先缓慢下降后期剧烈衰退的趋势。系统平均故障间隔时间为82.98 h,与台架试验结果对比具有良好的一致性。除去已固定、难更改的系统结构参数外,齿数、法向模数、压力角、螺旋角、齿宽等参数对系统可靠性的影响较强。(3)面向高可靠与轻量化的电动汽车传动系统结构参数优化。根据设计参数对系统可靠性的影响次序,确定设计变量。结合传动系统工作原理与设计要求,构建设计约束。通过非支配排序遗传算法,求解以高可靠、轻量化为目标的电动汽车传动系统可靠性优化设计模型,获得重量减轻、可靠性提高的传动系统结构参数优化方案。结果表明,优化后的某型电动汽车传动系统在可靠性测试载荷谱作用下的平均故障间隔时间提高26.36%,齿轮传动质量减轻2.6%,为系统的高可靠、轻量化设计提供理论支撑。
其他文献
螺栓作为机械领域常用联接件被广泛应用于各个工程应用中,精确评估其工作状态对预防关键设备失效和减少安全隐患至关重要。当前,基于声弹性效应的超声无损检测方法已被广泛应用于螺栓轴向应力测量,但最常使用的超声单波法和双波法在测量短螺栓时存在较大的测量误差,尤其是在测量一些特种领域(如航空航天)中的超高强度螺栓以及硬件设备受限时,这种问题尤为突出,这就使超声检测方法的通用性受到了限制。针对这个问题,本文提出
学位
随着世界经济的高速发展,制造企业间的竞争日趋激烈,用户对产品的个性化要求也越来越高,复杂重型装备行业作为我国制造业极其重要的一部分,面临着巨大的挑战。目前,我国的重型装备行业以加快信息技术与制造业深度融合为主线,正在从中国制造向着智能制造转变。复杂重型装备产品的开发优化已成为研究热点,但在开发过程中任务与人员匹配上的研究存在诸多不足,大多忽略了人员的技能属性、工作经验或是人员工作状态对于任务匹配的
学位
行星齿轮箱由于具有以下优点:传动比大、传动精度高、运行可靠、抗载荷能力强、结构尺寸紧凑等,在航海工业、汽车工业、风力发电机、航天飞行器、重型土木机械等领域均被广泛运用。但随着齿轮传动的发展趋势逐渐偏向高可靠、长寿命、低噪声、轻量化等,齿轮的抗磨损要求、传动精度要求也越来越高。齿面点蚀失效是指在轮齿表面出现许多细小凹坑,最终导致齿轮传动系统不能达到预期要求的失效形式。该失效形式一般比断齿、剥落等失效
学位
磁流变半主动减振器作为一种优秀的半主动隔振元件,凭借其低能耗、阻尼调节范围大、适用性好、阻尼可控等优势,已经逐渐的被运用于中高频隔振领域,如整星隔振,并取得了而不错成果。然而随着研究的深入,已经有众多的问题亟待解决和突破。中高频微振幅激励下磁流变液的状态处于屈服前阶段,在理论分析时,对该阶段磁流变液的性能难以预测,导致对磁流变减振器的输出阻尼力难以进行准确的预估;同时,在中高频激励下,磁流变减振器
学位
偏心端曲面齿轮副是一种新型齿轮传动形式,具有弧齿与斜齿两个不同的齿形,它们分别属于形锁合复合传动副和力锁合复合传动副,均能够在交叉轴之间传递变传动比运动和动力的同时实现轴的平移,仅用一级传动便实现了复合运动,精简了传动结构,提高了传动效率。然而,偏心端曲面齿轮副的啮合性能、齿面几何等特征相应更加复杂,从而影响齿轮副振动和噪声、传动精度、稳定性以及可靠性。因此,综合研究两种齿形的偏心端曲面齿轮的啮合
学位
计算机断层成像(CT)技术是一项利用多角度射线在穿透物体的过程中所产生的衰减信息进行成像的技术。目前,圆周扫描CT(RCT)作为主流的CT扫描方式,在医疗、工业、安检等领域应用广泛。但针对一些特殊的扫描成像应用,RCT受到限制。近年来,直线扫描CT的概念被提出,诞生了相对平行直线扫描CT(PTCT)、射线源平移扫描CT(STCT)等新型扫描方式,其具有结构简单、应用灵活等优势,适合应用于工业生产检
学位
滚珠丝杠传动系统将电动机的旋转运动转化为螺母带动工件台的平移运动,具有成本相对较低、刚性较高、摩擦力小、对外力和惯性变化的敏感性较低等优点,广泛应用于工业自动化和机器人领域的高精度传动系统。然而其在高速高加速度运动过程中,会激发传动系统的振动模态。系统振动会限制控制系统带宽的提高,导致系统不稳定并降低传动系统在动态运行过程中的运动精度,同时,系统的动力学特性(振动模态)会随着工件台位置和负载质量的
学位
数控机床是各类装备加工制造的关键,其可靠性已经成为制约我国装备制造业走向高端的主要障碍之一。转台是数控机床的关键功能部件,除了影响数控机床的加工效率和加工精度外,转台的运动状态与可靠性将直接影响机床整机性能和可靠性。现有的对数控转台可靠性的研究多从机械结构入手,忽略了数控转台工作过程中运动参数的变化,而这些运动参数能否达到规定值、其偏差是否满足设计要求决定了数控转台能否实现其功能和性能。因此,从运
学位
滚动轴承作为机械设备的关键零部件,在制造业的发展中有着举足轻重的地位,合理且准确地实现轴承剩余寿命(Remaining Useful Life,RUL)预测,对机械设备的安全运行,安全事故与经济损失的避免,制造工业的长足稳定发展具有重要意义。为此,本文围绕基于数据驱动的滚动轴承剩余寿命预测方法的关键步骤,以退化指数(Degradation Indicator,DI)构建与退化阶段辨识为重要内容,以
学位
面齿轮正逐步替代锥齿轮成为新一代直升机传动系统的核心零件,面齿轮传动突破了尺寸、载荷、速度等性能参数限制,具有传动比稳定、重合度高、对安装误差不敏感等优点。然而我国目前尚未完全掌握面齿轮精密磨削加工技术,无法实现面齿轮的工程应用,主要问题在于,面齿轮蜗杆砂轮为异形砂轮,型面建模时求解过程繁琐且受到奇异点的限制,面齿轮加工时砂轮修整和齿轮磨削运动复杂,需要采用复杂的机床结构,导致机床精度控制较难实现
学位