基于道路载荷谱的汽车变速器加载试验技术的研究

摘要

汽车变速器作为汽车动力总成的核心组成部分，其性能的好坏，对驱动性能以及对整车的行驶性能都会有直接的影响。分析和研究变速器的性能是保障汽车质量的一个重要环节。目前国内对变速器的性能测试和疲劳耐久性试验，还未普遍使用基于真实道路行驶工况分析总结的测试参数，因此本文以基于道路载荷谱的汽车变速器加载试验台为研究对象，对如何加速疲劳耐久性试验进行了系统而全面的研究，提供了工程中道路载荷谱的处理及加载实现方法，以提高变速器性能诊断效率以及节省疲劳分析时间。
　　首先本文阐述了汽车变速器测试的重要意义，对国内外变速器加载试验台断发展现状进行了分析。然后对变速器疲劳损伤理论进行介绍，对基于道路载荷谱的汽车变速器加载试验台的原理以及特征进行了详细剖析。并从采集道路载荷谱的数据上，揭示了基于道路载荷谱的汽车变速器加载试验台在工程中的可行性。
　　其次，本文针对汽车变速器特征，详细阐述了道路载荷谱提取和处理分析方法。并详细介绍了雨流计数算法原理在道路载荷谱处理上的应用，以及基于C#编程平台的算法实现，并整合到上位机控制程序中。通过雨流计数法处理前后结果的对比，深入阐述了雨流计数法在道路载荷谱上处理的优势，并且将处理编辑后的道路载荷谱引入到变速器疲劳耐久性试验中，从而加速疲劳耐久试验，达到省时节能的目的。另外针对雨流计数法的不足，本文也提出了一些改进方法。
　　最后，参考目前国内外汽车变速器测试加载系统的设计方法以及总结本文所阐述的变速器加载方法，提出了基于道路载荷谱的汽车变速器加载试验台的设计方法。通过对汽车手动变速器现场加载测试的数据分析，表明了基于道路载荷谱的汽车变速器加载试验台具有的可行性和科学性。

目录

文摘

英文文摘

致谢

插图清单

表格清单

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 汽车变速器发展现状

1.3 汽车变速器加载试验技术国内外发展现状

1.4 汽车变速器加载试验技术发展趋势

1.5 本课题研究的目的、内容以及特色之处

1.5.1 课题研究的目的

1.5.2 课题研究的内容

1.5.3 本文的特色之处

第二章 变速器等损伤理论的研究分析

2.1 变速器疲劳损伤的形式

2.2 疲劳累积损伤理论和MINER法则

2.2.1 疲劳累积损伤理论概述

2.2.2 Palmgren-Miner疲劳累积损伤法则

2.3 等量疲劳损伤分析

2.3.1 材料应力-寿命曲线

2.3.2 等量损伤原则和相对损伤量计算

2.4 疲劳可靠性评价方法

2.4.1 Weibull分布

2.4.2 按Weibull分布估计安全寿命

2.5 本章小结

第三章 变速器道路载荷谱的采集

3.1 变速器的载荷模型分析

3.1.1 汽车受力分析

3.1.2 变速器的负载模型

3.2 采集处理系统的实现

3.2.1 转速信号的采集

3.2.2 转矩信号的采集

3.2.3 档位信号的采集

3.2.4 道路载荷谱采集方案的分析

3.3 本章小结

第四章 载荷谱数据处理方法的研究

4.1 雨流计数法原理

4.2 雨流计数法的实现

4.2.1 数据压缩

4.2.2 雨流计数循环的提取

4.3 雨流计数算法的仿真模拟

4.3.1 随机载荷历程的仿真

4.3.2 雨流矩阵统计

4.4 本章小结

第五章 变速器疲劳耐久性试验方法及载荷谱的生成

5.1 变速器疲劳耐久性加载试验方法的研究

5.1.1 程序疲劳试验方法

5.1.2 道路载荷谱复现试验方法

5.1.3 随机载荷谱试验方法

5.2 变速器道路载荷谱的提取重建

5.2.1 载荷谱雨流处理

5.2.2 载荷谱的重建

5.2.3 重建载荷谱的不足分析

5.2.4 等效损伤理论简化载荷谱

5.2.5 旋转部件的雨流处理

5.2.6 雨流矩阵外推重建法

5.3 在C#编程平台下雨流算法的实现

5.4 本章小结

第六章 变速器疲劳耐久性加载试验台的设计

6.1 控制方案的对比

6.2 试验台电驱动加载系统设计

6.2.1 加载试验台系统结构

6.2.2 电机和驱动器选型

6.2.3 电机控制方案的确定

6.3 控制系统设计

6.3.1 电气硬件结构

6.3.2 载荷谱加载方案设计

6.3.3 软件系统设计

6.4 试验台传动系统

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文