專利名稱：汽車變速器軸承的選配及壽命評定方法
技術領域：
本發明涉及汽車變速器產品的開發設計，具體涉及汽車變速器軸承的選配及壽命評定方法。
背景技術：
變速器是汽車重要的動力總成，承擔著汽車動力傳遞和變速的繁重任務。變速器中的軸 承是連接傳遞動力的變速齒輪和傳動軸的關鍵零件，它對齒輪起著支撐、定位和正常運轉的 重要作用。是變速器各檔變速齒輪正常工作和發動機動力有效傳遞的重要保障。由于軸承工 作頻率高、負荷大，工況復雜，不同部位和工況使用頻率各有不同。因此，變速器軸承的合 理選配與壽命評定，成為了汽車動力總成可靠性設計中重要而復雜的問題。
變速器軸承選配的關鍵在于要在正確確定軸承當量動載荷的前提下，選擇最佳匹配效果 的軸承，而軸承所受動載荷的確定是一個復雜的過程，這不僅與變速器傳動機構的形式、軸 承支撐點的位置有關，而且還與傳動軸輸入、輸出扭矩、各種不同工況下變速器齒輪受力狀 況有關。同時由于汽車行駛過程中換檔頻繁、運動復雜，使得傳動軸輸出扭矩始終處于動態 的變化中，變速器軸承受力的大小、方向也隨各種因素不斷發生改變，使得其實際載荷的確 定和分析更加錯綜復雜。而軸承所受動載荷現有技術中汽車變速器軸承的選配及壽命評定， 通常需要根據工程經驗支持并進行多次反復的試算和試驗取得結果，分析過程復雜，計算工 作量大，計算精度低，周期長，因此，在變速器產品開發過程中，傳統的軸承的選配和校核 計算方法，遠不能適應汽車產品快速開發和可靠性設計的需要。
發明內容
本發明公開一種汽車變速器軸承的選配及壽命評定方法，其目的在于克服現有技術中， 汽車變速器軸承的選配及壽命評定完全依賴于經驗和反復試算，而沒有一套科學完整的理論 和通用的評定方法和界定的標準，從而導致分析過程復雜，計算工作量大，計算精度低，周 期長，選配合理性評判準則不明確等弊端。本發明所要解決的技術問題是提供一種適用于汽 車變速器各種傳動機構的軸承選配及壽命評定方法，針對各種結構模式和工況，通過選用相 應的模塊，進行軸承選型計算和壽命校核評定，并可同時進行多方案的比較選擇，達到有效 地加快變速器設計開發速度，縮短新產品開發周期，減少開發過程中試驗驗證的經費，合理
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配置軸承，在保證整機的可靠性的前提下，最大限度地降低產品成本，實現整機和關鍵零部 件等壽命設計的目標。
汽車變速器軸承的選配及壽命評定方法，其特征在于在汽車變速器常用結構、工作檔 位、支承位置的基礎上，以變速器支撐軸為基本單位，建立各傳動系統方案下的支撐軸受力 模型和分析計算模塊；并按如下步驟進行
a) 根據設計需求，首先選擇傳動系統方案，進行系統模型選擇，并選擇分析計算模塊；
b) 輸入整車性能及變速器相關結構參數進行各傳動軸模塊的受力分析
① 根據各模塊的特點，分析其扭矩；
② 進行各模塊中連接齒輪的受力分析；
③ 分析各模塊不同支承位置的受力狀況；
c) 輸入所選軸承的各參數進行軸承校核計算
① 根據整車參數，計算各模塊軸承的期望壽命值；
② 選取支承位置，根據不同支承點軸承的受力特點，進行軸承的當量動載荷計算和 壽命試算；
③ 計算各支承點軸承的期望壽命值與初選軸承計算壽命進行比較，判定是否滿足；
d) 當計算出的各模塊軸承的壽命值不滿足期望壽命值時，可反復在軸承數據庫中選擇不 同的軸承，重復上述步驟C);
e) 可進行多方案對比計算，直到得到滿意結果，最終選定合適軸承。
所述的支撐軸受力模型，可分為五大分析計算模塊即兩軸式變速器的兩軸式輸入模塊， 兩軸式輸出模塊，三軸式變速器的三軸式輸入軸模塊，三軸式中間軸模塊，三軸式輸出軸模 塊，對各個模塊單獨進行受力分析，且各模塊之間相互獨立，并可根據設計需求進行組合。
所述步驟b)中的支撐軸模塊的受力分析包括不同檔位、不同工況條件下的支撐軸受力情 況，C)中②所述的選取支承位置，分為若干個支承，即前支撐、中間支撐和后支撐，然后輸 入軸承類型、軸承型號、各檔時間利用率，計算出軸承各檔當量動載荷、各檔工作壽命、及 不穩定載荷工況下軸承的壽命。
本發明提出的方法在建立了多種計算模型的基礎上，有效地解決了各類汽車變速器傳動 機構在不同檔位、不同支承位置軸承的選配和壽命評定問題，實現了軸承選配的規范化、標 準化、程序化，合理化，這項產品開發技術，對變速器產品的開發具有工程實際應用價值， 對形成我國汽車產品的自主開發能力有著現實和深遠的意義。
圖1是本發明的汽車變速器軸承校核系統原理框圖； 圖2是本發明的汽車變速器軸承校核系統流程圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細描述。
本發明實施例所提供的汽車變速器軸承的選配及壽命評定方法如圖1所示
(1) 在汽車變速器常用結構、工作檔位、支承位置的基礎上，以變速器支撐軸為基本單 位，建立各傳動系統方案下的支撐軸受力模型和分析計算模塊；且各模塊之間相互獨立，可 根據設計需求進行組合。
(2) 基于Web技術，在Microsoft Visual Studio 2005. NET開發環境下，運用ASP. NET 技術與OH吾言相結合，采用ASRNET2.0中新增服務器控件Wizard構建了五大模塊。
(3) 根據設計需求，選擇傳動系統方案，進行系統模型選擇，并選擇分析計算模塊。輸 入整車性能及變速器相關結構參數進行各支撐軸模塊的受力分析
① 根據各模塊的特點，分析其扭矩；
② 進行各模塊中連接齒輪的受力分析；
③ 分析各模塊不同支承位置的受力狀況；
(4) 輸入所選軸承的各參數進行軸承校核計算
① 根據整車參數，計算各模塊軸承的期望壽命值。
② 選取支承位置，根據不同支承點軸承的受力特點，在軸承數據庫中初選適用的軸承， 進行軸承的當量動載荷計算和壽命試算；
③ 計算各支承點軸承的期望壽命值與初選軸承計算壽命進行比較，判定是否滿足要 求。可重新修改方案進行校核，直至滿足壽命要求。
(5) 多方案軸承選擇比較 可進行多方案對比計算，最終選定得合適軸承。
實施汽車變速器軸承校核系統的具體流程如圖2所示。進入汽車變速器軸承校核系統后， 首先選取傳動系統結構方案，常用的傳動系統設計方案有兩軸式和三軸式兩種。依據這兩種 方案，可建立五大分析計算模塊，即兩軸式變速器的兩軸式輸入軸模塊，兩軸式輸出軸模塊， 三軸式變速器的三軸式輸入軸模塊，三軸式中間軸模塊，三軸式輸出軸模塊，對各個模塊單 獨進行受力分析，且各模塊之間相互獨立，可根據設計需求分別調用。然后選擇不同的傳動
軸進行齒輪和軸承的受力分析；在根據設計目標設定了軸承的預期壽命后，從數據庫中選擇 軸承，進行軸承的額定動載荷和壽命的校核計算，最后將其結果與預期壽命進行比較，軸承 的計算壽命L^若大于軸承的預期壽命T，則軸承壽命滿足要求，否則，則需更換負荷能力較 大的軸承.如計算壽命遠大于軸承預期壽命，綜合考慮其它因素，可以換較小負荷能力的軸 承，以降低零件成本、減小變速器整體尺寸。可反復在軸承數據庫中選擇不同的軸承，重復 上述步驟，可進行多方案對比計算，最后將其結果與預期壽命進行比較，給出校核的結果和 建議，直到得到滿意結果，最終選定合適軸承。
權利要求
1.汽車變速器軸承的選配及壽命評定方法，其特征在于在汽車變速器常用結構、工作檔位、支承位置的基礎上，以變速器支撐軸為基本單位，建立各傳動系統方案下的支撐軸受力模型和分析計算模塊；并按如下步驟進行a)根據設計需求，首先選擇傳動系統方案，進行系統模型選擇，并選擇分析計算模塊；b)輸入整車性能及變速器相關結構參數進行各傳動軸模塊的受力分析①根據各模塊的特點，分析其扭矩；②進行各模塊中連接齒輪的受力分析；③分析各模塊不同支承位置的受力狀況；c)輸入所選軸承的各參數進行軸承校核計算①根據整車參數，計算各模塊軸承的期望壽命值；②選取支承位置，根據不同支承點軸承的受力特點，進行軸承的當量動載荷計算和壽命試算；③計算各支承點軸承的期望壽命值與初選軸承計算壽命進行比較，判定是否滿足；d)當計算出的各模塊軸承的壽命值不滿足期望壽命值時，可反復在軸承數據庫中選擇不同的軸承，重復上述步驟c)；e)可進行多方案對比計算，直到得到滿意結果，最終選定合適軸承。
2. 根據權利要求1所述的汽車變速器軸承的選配及壽命評定方法，其特征在于所述的支撐 軸受力模型，可分為五大分析計算模塊即兩軸式變速器的兩軸式輸入模塊，兩軸式輸出 模塊，三軸式變速器的三軸式輸入軸模塊，三軸式中間軸模塊，三軸式輸出軸模塊，對各 個模塊單獨進行受力分析，且各模塊之間相互獨立，并可根據設計需求進行組合。
3. 根據權利要求1所述的汽車變速器軸承的選配及壽命評定方法，其特征在于所述步驟b) 中的支撐軸模塊的受力分析包括不同檔位、不同工況條件下的傳動軸受力情況；c)中②所 述的選取支承位置，分為若干個支承，即前支撐、中間支撐和后支撐，然后輸入軸承類型、 軸承型號、各檔時間利用率，計算出軸承各檔當量動載荷、各檔工作壽命、及不穩定載荷 工況下軸承的壽命。
全文摘要
汽車變速器軸承的選配及壽命評定方法，在汽車變速器常用結構、工作檔位、支承位置的基礎上，以變速器支撐軸為基本單位，建立各傳動系統方案下的傳動軸受力模型和分析計算模塊；對各個模塊單獨進行受力分析，各模塊間相互獨立，并可根據需求進行組合。具體步驟如下a)首先選擇傳動系統方案，進行系統模型選擇，并選擇分析計算模塊；b)輸入整車性能及變速器相關結構參數進行各傳動軸模塊的受力分析；c)選擇某一類型和型號的軸承，得到所選軸承的各參數，進行軸承壽命校核計算；d)當計算出的各模塊軸承的壽命值不滿足期望壽命值時，可反復在軸承數據庫中選擇不同的軸承，重復上述步驟；e)進行多方案對比計算，直到得到滿意結果，最終選定合適軸承。
文檔編號G01M13/04GK101368624SQ200710044878
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月15日 優先權日2007年8月15日
發明者欣 佟, 王軍偉, 褚超美 申請人:上海理工大學