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加载幅值击载荷,同时随着转速的提高轮齿啮合冲击作用应力幅作为系统加载幅值的体现,是研究疲时间缩短。结合冲击载荷波形特征与实际加载可劳寿命问题时的重要变量。Basquin在描述材料行性,试验选取梯形波、正弦波和三角波进行加载应力范围与到破坏时的寿命N之间的关系时提[8]分析。出了S-N曲线的数学表达式,即当前电动汽车能量回收工况频繁,虽然限于lg=a+blgN(1)制动能量回收约束条件[10],对反向扭矩的幅值需lgc1式中:a=;b=-;m和c是与试验材料、应力mm求不如正向扭矩大,但反向扭矩使减速器承受交:..28重庆理工大学学报其幅值也超过了峰值扭矩的0%[11]。综测点受载情况复杂,为便于应力的测取采用合电动汽车减速器载荷与疲劳载荷编制准则[12],120°三轴等角Y形应变花,其应变应力的转换关能量回收工况产生的小载荷不能忽略,试验选取系见式(2)~(6)[14]。=0的脉冲循环载荷与R=-1的对称循环载荷2(ε+ε)-ε=30150270;ε=ε(2)进行试验分析。 2γ=(ε-ε)(3)XY330150一般的疲劳损伤中,加载频率在相当宽的范围内(如200Hz以内),频率对材料的S-N曲线ε+ε+εε,ε=30150170±的影响都不大[8],提高加载频率能有效缩短试验123周期。但冲击载荷作用下被试变速器零部件内产2槡槡(ε-ε)2+(ε-ε)2+(ε-ε)2(4)生的应力应变往往以波的形式传播[13],遇到界9301503015027030面会发生波反射和折射,加载频率会影响应力波Ε1+ν]σ,σ=(ε+ε+ε)+的叠加效果,从而放大冲击应力对零部件的体积121-ν2330150270效应和对缺口的敏感性。2(1-ν)槡(-)2+(-)2+(-)2槡εεεεεε实测载荷速率小于2Hz,、1、2、5Hz进行加载分析。(5) 试验结果评价(ε-ε)-(ε-ε)tan2=槡330270150270(6)试验中周期性冲击使电动汽车减速器承受载0(ε-ε)+(ε-ε)30270150270荷的变化速率很高。由于载荷随时间发生变化,式中:ε、ε分别为选定坐标系下X轴、Y轴方向XY材料内产生的应力-应变也将随时间发生变化。的正应变;ε、ε、ε为应变花各相位正应变;30150270因此,可以用应变计测出应力的变化,从而反映载γ为切应变;ε、ε为主应变;σ、σ为主应力;XY1212荷的变化。综合分析电动汽车变速器结构及应力为主应力夹角;为弹性模量;为泊松比。Еυ0测试条件,测取电动汽车减速器壳体输入轴轴承处主应力、差速器输出轴两端轴承处主应力用于3 加载试验循环载荷分析及试验结果评价。 系统调试与试验设计所示。试验系统与动态应力采集系统调试完毕后,需要对试验系统进行程序加载,同时采集试验台数据与应变数据。查看扭矩传感器与角度传感器采集数据,调整作动器控制参数,使其达到各工况的准确控制;检查测点应变数据是否正常,判断动态应力采集系统的线性度、灵敏度、迟滞、漂移、重复性等技术参数是否满足测试要求。被试件为两级固定速比减速器,,输入轴的峰值扭矩为300N·m。对载荷幅值、载荷循环方式、载荷波形、加载速率等进行多因素多水平的加载试验。以加载速率因素的1、2、5Hz水平为例,载荷幅值水平、波形水平、载荷循4 载荷应力测点环方式水平如图5~7所示。:..邹喜红,等:电动汽车减速器冲击疲劳试验方法研究29测点主应力的统计分析发现,测点主应力随载荷幅值的变化关系如图11所示。 测点主应力与载荷幅值呈递增关系,且具有良好的线性比例关系。对比3个测点的数据,测点3线性度最差,可以发现经减速器放大后的载荷在输出端的波动比较大。 1Hz正弦波幅值试验工况图8 2Hz对称循环载荷1号测点A相应变图6 2Hz、300N·m载荷变波形试验工况图7 5Hz、420N·m载荷循环方式试验工况图9 2Hz、300N· 载荷测点1应变nCode软件中进行去奇异值、去漂移、剪切等数据预处理。然后进行应变应力的计算与对比分析,以全面试验中对称循环载荷速率为2Hz时的1号测点为例:A相应变栅单个冲击循环应变如图8所示;300N·m正弦波产生的应变如图9所示;最大主应变如图10所示。4 载荷幅值对被试减速器的影响图10 2Hz、300N·m对称循环载荷通过对被试减速器在不同幅值的载荷作用下1号测点最大主应力:..30重庆理工大学学报因此,梯形波更合适作为考核电动汽车减速器箱体、轴系等零部件的冲击疲劳试验的加载;正弦波更合适作为考核电动汽车减速器传动齿轮等零部件的冲击疲劳试验的加载。被试减速器在不同载荷循环方式的作用下时,主应力以测点1为例,如图13所示。1 输入端测点1与输出端测点3主应力与波形变化的关系如图12所示。在相同加载幅值下,梯形波冲击使减速器产生的应变最大,应力波失真最大;正弦波产的应力图13 测点1不同载荷循环方式的主应力略大于三角波,波形失真最小。 测点1主应力在正向冲击中两种加载方式基本一致,但对称循环冲击载荷的逆向冲击部分给减速器带来了一定的拉应力。通过对3个测点的统计分析对称循环冲击载荷的逆向冲击带来的拉应力占正向冲击的比例为:测点1占比为35%,测点2占比为9%,测点3占比为24%。由疲劳载荷编制与小载荷取舍[11]等方面的研究发现因对称循环载荷逆向冲击给减速器带来的影响不可忽略。于是定性给出对称循环载荷考核电动汽车减图12 测点主应力与载荷波形的关系速器冲击疲劳性能过于严苛;脉动循环载荷忽略 随着输入载荷的增大,相比于正弦波与三角了能量回收工况中的小载荷,使得考核不足。因波,梯形波使减速器产生更大应变的趋势越明显;此,将减速器输入轴的峰值扭矩与能量回收策略通过对比输入、输出测点的应变可以发现,经传动中需求的最大负扭矩作为冲击载荷的最大值与最比放大后的扭矩使得输出测点应变值更大的同小值,采用-1<<0的恒幅循环载荷作为电动时,梯形波产生的应变量也最大,正弦波次之。汽车减速器冲击疲劳试验的主要加载方式。由图10可知:梯形波加载速率高、 加载速率对被试减速器的影响作用时长的特点,不仅与电动汽车减速器输入端被试减速器在不同加载幅值、加载速率的载端冲击载荷相似,同时具备了一定的矩形波加载荷作用下,测点主应力与载荷速率、载荷幅值的关特征,而矩形波加载被认为是一个连续的冲击作系如图14所示。用,对于被试件疲劳裂纹的扩展速度普遍高于正测点主应力随载荷速率的增大而增大,同时弦波载荷[15];但峰值载荷作用时长的特点与传动受载荷幅值的影响较大。当载荷幅值与频率同时齿轮轮齿啮合的瞬态冲击不符。增加时,测点主应力明显增大。:..邹喜红,等:电动汽车减速器冲击疲劳试验方法研究31参考文献:[1] 王鑫,李伟力,[J].微电机,2007,40(5):69-72.[2] 方源,章桐,于蓬,[J].振动·测试与诊断,2014(3):496-502.[3] QC/T1022—[S].[4] 简校坚,吴孝曦,李涤尘, 测点主应力随载荷频率的变化关系架疲劳试验研究[J].汽车零部件,2017(7):64-68.[5] [D].长春:吉林大学,2005.[6] 刘耀东,郭金宝,[J].内燃机,2009(4):30-,采用液压伺服系统设[7] 于杰,陈佳,金志浩,,加载工下的变形断裂研究[J].贵州工学院学报,1996(6):73况编辑简单、加载精度高、重复性好,具有良好的-,为考核电动汽车减速器冲击疲劳[8] [M].:华中科技大学出性能提供了行之有效的手段。版社,,梯形波更合适作[9] 李夕兵,[J].为考核电动汽车减速器箱体、轴系等零部件的冲中南工业大学学报,1998(2):116-119.[10]刘博,杜继宏,;正弦波更合适作为考核电动略的研究[J].电子技术应用,2004,30(1):34-[11]王健,姜德艳,周健,。根据减速器输入轴的峰值扭矩与能量回收研究[J].汽车工程师,2018,257(9):29-,采用-1<<0的恒[12]王德俊,平安,[J].机械强幅循环载作为电动汽车减速器冲击疲劳试验的主度,1993(4):37-,考虑了因能量回收工况带来的逆向[13],不会给减速器造成额外拉应力,还能缩短试损伤分析[D].杭州:浙江大学,,减少试验成本。载荷幅值与加载速率的[14][J].河海大学学报分析能够为编制冲击载荷加载顺序与缩短试验周(自然科学版),2014,42(1):73-79.[15]刘学文,程育仁,袁祖贻,。裂纹扩展速率的影响[J].北方交通大学学报,1995下一步研究中,将对电动汽车减速器载荷谱(2):165-,考虑加载幅值、加载次序等加载方法对电动汽车减速器冲击疲劳的影响。(责任编辑杨黎丽)