1.一种电动汽车差速器扭转冲击疲劳试验的荷载频次确定方法,其特征在于,包括以下步骤:
确定电动汽车差速器中关键零件的应变测试点:关键零件包括一字轴,以一字轴的危险截面作为应变测试点并安装应变片,危险截面为容易发生断裂的截面;
将关键零件材料的S‑N曲线转化为扭矩‑疲劳寿命曲线:对电动汽车差速器施加不同的扭矩荷载,并测试不同扭矩荷载下关键零件的应变数据,再根据关键零件的材料系数将应变转化为应力;根据应力与扭矩荷载的对应关系将关键零件的S‑N曲线转化为扭矩‑疲劳寿命曲线;
根据扭矩‑疲劳寿命曲线以及电动汽车电机的工作特性参数确定试验荷载的幅值范围:从扭矩‑疲劳寿命曲线中获取能够引起疲劳损伤的最小扭矩Tmin,根据电动汽车的工作特性参数计算最大推荐试验荷载Tmax,并以Tmin~Tmax作为试验荷载的幅值范围;
确定试验荷载加载频次:测试加载相同频率不同幅值的荷载下的应变,并对应变数据进行统计分析:以试验幅值为横坐标,应变数据的均方值为纵坐标,作同频率不同幅值的应变数据统计曲线,分析结果表明应变随着加载幅值基本呈线性变化;在试验荷载的幅值范围内选择m个试验幅值,根据扭矩‑疲劳寿命曲线获取m个试验幅值所对应的疲劳寿命值,并建立以下方程组,以求解各个加载幅值所对应的加载频次:式中,A1...Am分别表示第1到第m个试验幅值,NA1...NAm分表表示对应试验幅值下的疲劳寿命,km‑1表示在同频率不同幅值的应变数据统计曲线上从试验幅值A(m‑1)到试验幅值Am所对应线段的斜率;xA1...xAm分别表示对应试验幅值的加载频次。
2.根据权利要求1所述的电动汽车差速器扭转冲击疲劳试验的荷载频次确定方法,其特征在于,一字轴的危险截面按如下方式确定:一字轴受到差速器壳体和行星齿轮相反方向的力,将一字轴看作刚体的前提下,一字轴与差速器壳体及行星齿轮的接触区域所受的力为均布力q1、q2,根据如下公式计算q1、q2:式中,L1表示一字轴总长度;L2表示一字轴两端安装的两行星齿轮的外端面之间的距离;L3表示一字轴两端安装的两行星齿轮的内端面之间的距离;T表示一字轴所受扭矩值,T=T0·i,T0表示减速器总成输入扭矩值,i表示主减速比;
对一字轴进行剪力和弯矩分析,以一字轴一端面上的点为原点,位置x处,0≤x≤L1,剪切力及弯矩为:
当0≤x≤a时,按如下公式计算剪切力F和弯矩M:F=q1x;
当a≤x≤b时,按如下公式计算剪切力F和弯矩M:F=q1a‑q2(x‑a);
当 时,按如下公式计算剪切力F和弯矩M:F=q1a‑q2(b‑a);
式中,
根据剪切力及弯矩的计算结果绘制剪切力分布图及弯矩分布图,从剪切力分布图及弯矩分布图中可知危险截面存在于到原点距离为a、b的a、b截面之间,考虑到贴片的便捷与可行,在一字轴一端的b截面处正反对称粘贴2片单向应变片,同时,在一字轴一另一端与b截面对称位置处正反对称粘贴2片单向应变片。
3.根据权利要求1所述的电动汽车差速器扭转冲击疲劳试验的荷载频次确定方法,其特征在于,关键零件还包括半轴齿轮,以半轴齿轮与行星齿轮的两对对称啮合齿大端齿侧作为应变测试点,并在半轴齿轮与行星齿轮的两对对称啮合齿大端齿侧分别粘贴2片单向应变片。
4.根据权利要求1所述的电动汽车差速器扭转冲击疲劳试验的荷载频次确定方法,其特征在于,关键零件还包括电动汽车差速器壳体,以电动汽车差速器壳体的窗口根部靠近接盘侧作为应变测试点,并在电动汽车差速器壳体的窗口根部靠近接盘侧对称各粘贴1片三向应变片 。
5.根据权利要求1所述的电动汽车差速器扭转冲击疲劳试验的荷载频次确定方法,其特征在于,最大推荐试验荷载Tmax的计算公式如下:Tmax=1.1·i·Mmax;
式中,i表示传动系数比,即固定传动比与主减速器传动比的乘积;Mmax表示电机最大转矩。