[发明专利]一种变速器焊接齿轮强度及疲劳寿命计算方法

摘要

本发明公开了一种变速器焊接齿轮的强度及疲劳寿命计算方法，包括有限元分析建模、强度计算和疲劳寿命计算，有限元分析建模是将传动轴、同步器齿毂、齿套、结合齿圈、焊接齿轮、滚针轴承建立有限元模型，强度计算是以齿轮顶部为零点，在齿轮啮合位置顺时针绕周向在节圆上每隔20°取一个点作为一个加载位置，计算出各个不同啮合位置下的应力结果；疲劳寿命计算是以各个不同啮合位置下的静强度计算结果，将所有扭矩水平的疲劳寿命进行叠加，从而得到相应载荷谱下的焊接齿轮疲劳寿命。本发明提高了焊接齿轮强度计算及疲劳寿命计算的准确性，克服了现有技术的不足，避免重复研发，有利于节省社会资源和促进技术进步。

主权项

1.一种变速器焊接齿轮强度及疲劳寿命计算方法，包括有限元分析建模、静强度计算和疲劳寿命计算，其特征在于：所述有限元分析建模是依次通过建立分析几何模型、划分网络设置接触、设置材料属性和设置边界条件完成；首先建立传动轴、同步器齿毂、齿套、结合齿圈、焊接齿轮和滚针轴承的准确几何模型，传动轴上外花键的尺寸公差取最大上偏差，同步器齿毂内花键的尺寸公差取最小下偏差；再提取上述几何模型，对传动轴、同步器齿毂、齿套、结合齿圈和焊接齿轮分别进行网格划分；其中焊接齿轮的焊缝根部及焊缝两端坡口处分别建立应力圆孔，细化焊缝区域网格，并且使齿轮焊缝连接部位之间的网格节点一一对应，通过设置各部分结构之间的接触关系来保证载荷的准确传递；所述静强度计算是以齿轮的任意一个啮合点为起点，在齿轮啮合位置绕周向在节圆上每隔20°取一个点作为一个加载位置，并以在发动机扭矩下齿轮的啮合力作为载荷，对周向分割的每一个啮合位置施加载荷进行静强度分析，计算出各个不同啮合位置下的应力结果；以静态的分析结果，近似作为瞬态分析的结果，等效为焊接齿轮旋转一圈的应力历程，从而得到从各个方位校核的焊接齿轮强度结果；所述疲劳寿命计算是以各个不同啮合位置下的静强度计算结果，模拟齿轮旋转一周的应力变化过程，以静强度分析的载荷为基准载荷，结合整车耐久载荷谱的所有不同扭矩水平，对应力历程进行缩放，得到各个扭矩水平下的应力场，然后根据相对应的旋转圈数，焊接材料参数及S‑N曲线分别计算各扭矩水平下的疲劳寿命，最后将所有扭矩水平的疲劳寿命进行叠加，从而得到相应载荷谱下的焊接齿轮疲劳寿命。