关于汽车传动轴总成扭转疲劳特性测试的试验研究与应用_图文_百(精)
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2试验控制条件
2.1试件安装
保证传动轴中线与与设备的扭矩中心同轴。2.2力循环
施加扭矩类型和大小并没有统一的标准。主要是根据传动轴总成类型和设计要求制定。本试验采用非对称正弦循环加载.交变扭矩的最大试验扭矩(Mmax取规定的额定负荷,最小试验扭矩Mmin取额定负荷的30%,交变扭矩的幅值为Ma=(Mmax—MJ玎而J/2。
如果一组试件疲劳寿命基本都大于106循环时。取疲劳寿命的中值作为这组试件疲劳寿命N卯的估量值。
3.1.2升降法确定疲劳极限
传动轴使用的是特种合金钢材料,材料的疲劳寿命曲线有水平段.水平段所对应的扭力值即为传动轴总成的疲劳极限。确定疲劳极限是校准设计值或者进行质量控制的重要参数。也是绘制疲劳特性曲线的重要应用。确定疲劳极限主要注意以下两点:
关键词:汽车传动轴、扭转疲劳、试验研究与应用、S—N曲线、疲劳极限
随着社会的发展和汽车行业竞争的日趋激烈.车型及零部件的更新不断加快。缩短研发周期.提高产品竞争力成为各个汽车公司的当务之急。
汽车传动轴作为重要的传动部件。如何精确快速的确定其疲劳寿命,是传动设计人员十分关注的问题。由于传动轴高周疲劳失效的离散性很大,使得理论计算往往和实际寿命相差较远。但是可以运用统计学理论。在试验台架上快速、精确的获得疲劳寿命数据。研究传动轴总成在扭转疲劳试验台架上获取S—N曲线的试验方法。不仅可以为特定存活率下传动轴的疲劳特性计算提供依据,而且对于产品开发和生产质量控制都有积极指导作用。试验研究的范围,以导致传动轴失效的主要因素——扭转力矩为首选目标。
按正弦曲线变化的等幅循环力是最简单的循环力,它具有循环力最基本的特征,材料的基本疲劳性能数据多是在这种力下测得的。循环力下力一时间函数的最小单元称为力循环.一个力循环所需的时间称为周期,用T表示,下图为力循环的示意图。
作者简介:王明辉(1977一,男,本科,研究方向:传动轴疲劳寿命。E-mail:wangminghui7708@163.corn
疲劳试验按试验对象可以分为材料疲劳试验和结构疲劳试验,传动轴总成试验是利用全尺寸零部件进行疲劳试验.属于典型的结构疲劳试验。按失效循环数可以分为高周疲劳试验和低周疲劳试验.传动轴实车失效的方式遵循高周疲劳的特点。按试验的目的可以分为:性能测试疲劳试验、验证疲劳试验、影响系数疲劳试验、对比疲劳试验等。本扭转疲劳试验是测定零部件的疲劳极限、S—N曲线等性能参量,属于性能测试疲劳试验。
a.确定循环基数:接近疲劳极限的时候,试件往往经历数千万次循环甚至数亿次也不发生破坏,为了缩短试验时间,提高效率,首先需要确定试验基数.大于循环基数的时候即视为达到极限。循环基数的取值依据不同材料或者设计寿命而定.对一般合金钢材料可取107循环为试验基数。
试样S—N曲线的测定是承载能力评估的基础,可由成组法和升降法两部分试验组成。
3.1绘制特性曲线
对于高周疲劳寿命离散较大的特点,单点法每一扭矩水平只试验一个试件结果精度较差。为了得到精确的疲劳曲线,常采用成组法。即每一扭矩水平试验一组数据,通常成组法取三个组,分别获得三个载荷水平下具有50%存活率的对数中值寿命:升降法则用以获取具有50%存活率的条件疲劳极限。用上述4个点组成S—N曲线,然后按三参数幂函数的形式拟合获得具有50%存活率的S—N曲线。具体步骤如下:
3.1.1成组法
a.三级载荷水平的选取:最好使试件断裂的循环次数分别在下列范围内:
NI=(0.8—5.2x105
N2=(5.2~8.0x105
N3=(0.8—5.2x106
b.确定试件数量:每组试件数量一般可选用5—8根。疲劳寿命的离散度越大。需要的数量越多,当误差限度8一定时。试件数量满足下面公式6√n/fa≥Cyfr给定置信度1咱及自由度J1—1时t分布数值Cv一一变异系数,Cv=s/x,其中s为对数疲劳寿命标准差。x为对数疲劳寿命均值。
2.4试验中止
试件应在规定的应力下连续试验,直至规定的试验基数或试件失效。试验中断会提高疲劳寿命.对塑性材料尤甚,但对疲劳极限实际无影响。失效准则是出现可见的疲劳裂纹或断裂。有下列情况之一者试验数据作废:
(1试件在非正常部位失效
(2试件端口上有明显的冶金缺陷或其他缺陷
(3由于中途停试造成数据异常
3试验方ห้องสมุดไป่ตู้及结果评估
c.实验数据的处理:试验所得数据有可能存在异常的情况,应该对数据进行处理,剔除偏离真实寿命比较大的点。能够真实描述疲劳试验数据分布的函数有两种,它们是对数正态分布函数和威布尔分布函数。但威布尔函数的处理比较复杂.因此T程上多使用对数上E态分布。成组法获得的疲劳寿命可能是离散的,假定一组试件的疲劳寿命基本都在106以内时,根据实践经验,可以假定对数疲劳寿命遵循正态分布,由此可知母体的平均值u相当于50%存活率的对数疲劳寿命lgN蚰=u (1由(1可知lgNso=Y.19Ni/n (2可求出中值疲劳寿命N∞
书面交流论文
-图1力循环图
2.3试验频率
试验频率可分为三个范围。正常频率(5— 300nz,低频(0.1—0.5Hz,超高频(300— 10000Hz,有研究表明低频使疲劳寿命降低,高频使疲劳寿命提高,在正常频率下,试验频率对疲劳强度影响不大。因此在正常频率范围内,为缩短试验时间.应尽可能提高试验频率,但应注意选用频率受设备本身能力和试件强度的限制,同时应保证试件温度不会升高而影响到材料的疲劳特性。
1试验简介
1.1试验原理
按照某种循环方式。施加绕其纵轴方向的力偶进行。直至传动轴最薄弱的零件疲劳破坏。1.2设备简介
试验设备扭转疲劳专用试验机.能够实现扭矩正弦波、方波、角波以及组合波形的设定,可选角度或扭矩的控制模式。试验机有两个传动轴连接端,一个固定端一个驱动端,分别连接传动轴总成的外接头(接轮毂和内接头(接变速箱输出端,保证传动轴轴线位于试验机驱动轴的轴线之上。1.3疲劳试验的分类
上海:2007年10月中国内燃机学会第七届学术年会论文集
关于汽车传动轴总成扭转疲劳特性测试的试验研究与应用
王明辉
(东风本田发动机有限公司,广东省广州市,510700
擒要:零部件疲劳性能测试是进行开发设计和质量控制的重要依据,本文以疲劳试验为基础,统计学理论为手段,介绍获得疲劳特性曲线及确定疲劳极限的基本方法及试验结果的应用,讨论传动轴疲劳特性。
2.1试件安装
保证传动轴中线与与设备的扭矩中心同轴。2.2力循环
施加扭矩类型和大小并没有统一的标准。主要是根据传动轴总成类型和设计要求制定。本试验采用非对称正弦循环加载.交变扭矩的最大试验扭矩(Mmax取规定的额定负荷,最小试验扭矩Mmin取额定负荷的30%,交变扭矩的幅值为Ma=(Mmax—MJ玎而J/2。
如果一组试件疲劳寿命基本都大于106循环时。取疲劳寿命的中值作为这组试件疲劳寿命N卯的估量值。
3.1.2升降法确定疲劳极限
传动轴使用的是特种合金钢材料,材料的疲劳寿命曲线有水平段.水平段所对应的扭力值即为传动轴总成的疲劳极限。确定疲劳极限是校准设计值或者进行质量控制的重要参数。也是绘制疲劳特性曲线的重要应用。确定疲劳极限主要注意以下两点:
关键词:汽车传动轴、扭转疲劳、试验研究与应用、S—N曲线、疲劳极限
随着社会的发展和汽车行业竞争的日趋激烈.车型及零部件的更新不断加快。缩短研发周期.提高产品竞争力成为各个汽车公司的当务之急。
汽车传动轴作为重要的传动部件。如何精确快速的确定其疲劳寿命,是传动设计人员十分关注的问题。由于传动轴高周疲劳失效的离散性很大,使得理论计算往往和实际寿命相差较远。但是可以运用统计学理论。在试验台架上快速、精确的获得疲劳寿命数据。研究传动轴总成在扭转疲劳试验台架上获取S—N曲线的试验方法。不仅可以为特定存活率下传动轴的疲劳特性计算提供依据,而且对于产品开发和生产质量控制都有积极指导作用。试验研究的范围,以导致传动轴失效的主要因素——扭转力矩为首选目标。
按正弦曲线变化的等幅循环力是最简单的循环力,它具有循环力最基本的特征,材料的基本疲劳性能数据多是在这种力下测得的。循环力下力一时间函数的最小单元称为力循环.一个力循环所需的时间称为周期,用T表示,下图为力循环的示意图。
作者简介:王明辉(1977一,男,本科,研究方向:传动轴疲劳寿命。E-mail:wangminghui7708@163.corn
疲劳试验按试验对象可以分为材料疲劳试验和结构疲劳试验,传动轴总成试验是利用全尺寸零部件进行疲劳试验.属于典型的结构疲劳试验。按失效循环数可以分为高周疲劳试验和低周疲劳试验.传动轴实车失效的方式遵循高周疲劳的特点。按试验的目的可以分为:性能测试疲劳试验、验证疲劳试验、影响系数疲劳试验、对比疲劳试验等。本扭转疲劳试验是测定零部件的疲劳极限、S—N曲线等性能参量,属于性能测试疲劳试验。
a.确定循环基数:接近疲劳极限的时候,试件往往经历数千万次循环甚至数亿次也不发生破坏,为了缩短试验时间,提高效率,首先需要确定试验基数.大于循环基数的时候即视为达到极限。循环基数的取值依据不同材料或者设计寿命而定.对一般合金钢材料可取107循环为试验基数。
试样S—N曲线的测定是承载能力评估的基础,可由成组法和升降法两部分试验组成。
3.1绘制特性曲线
对于高周疲劳寿命离散较大的特点,单点法每一扭矩水平只试验一个试件结果精度较差。为了得到精确的疲劳曲线,常采用成组法。即每一扭矩水平试验一组数据,通常成组法取三个组,分别获得三个载荷水平下具有50%存活率的对数中值寿命:升降法则用以获取具有50%存活率的条件疲劳极限。用上述4个点组成S—N曲线,然后按三参数幂函数的形式拟合获得具有50%存活率的S—N曲线。具体步骤如下:
3.1.1成组法
a.三级载荷水平的选取:最好使试件断裂的循环次数分别在下列范围内:
NI=(0.8—5.2x105
N2=(5.2~8.0x105
N3=(0.8—5.2x106
b.确定试件数量:每组试件数量一般可选用5—8根。疲劳寿命的离散度越大。需要的数量越多,当误差限度8一定时。试件数量满足下面公式6√n/fa≥Cyfr给定置信度1咱及自由度J1—1时t分布数值Cv一一变异系数,Cv=s/x,其中s为对数疲劳寿命标准差。x为对数疲劳寿命均值。
2.4试验中止
试件应在规定的应力下连续试验,直至规定的试验基数或试件失效。试验中断会提高疲劳寿命.对塑性材料尤甚,但对疲劳极限实际无影响。失效准则是出现可见的疲劳裂纹或断裂。有下列情况之一者试验数据作废:
(1试件在非正常部位失效
(2试件端口上有明显的冶金缺陷或其他缺陷
(3由于中途停试造成数据异常
3试验方ห้องสมุดไป่ตู้及结果评估
c.实验数据的处理:试验所得数据有可能存在异常的情况,应该对数据进行处理,剔除偏离真实寿命比较大的点。能够真实描述疲劳试验数据分布的函数有两种,它们是对数正态分布函数和威布尔分布函数。但威布尔函数的处理比较复杂.因此T程上多使用对数上E态分布。成组法获得的疲劳寿命可能是离散的,假定一组试件的疲劳寿命基本都在106以内时,根据实践经验,可以假定对数疲劳寿命遵循正态分布,由此可知母体的平均值u相当于50%存活率的对数疲劳寿命lgN蚰=u (1由(1可知lgNso=Y.19Ni/n (2可求出中值疲劳寿命N∞
书面交流论文
-图1力循环图
2.3试验频率
试验频率可分为三个范围。正常频率(5— 300nz,低频(0.1—0.5Hz,超高频(300— 10000Hz,有研究表明低频使疲劳寿命降低,高频使疲劳寿命提高,在正常频率下,试验频率对疲劳强度影响不大。因此在正常频率范围内,为缩短试验时间.应尽可能提高试验频率,但应注意选用频率受设备本身能力和试件强度的限制,同时应保证试件温度不会升高而影响到材料的疲劳特性。
1试验简介
1.1试验原理
按照某种循环方式。施加绕其纵轴方向的力偶进行。直至传动轴最薄弱的零件疲劳破坏。1.2设备简介
试验设备扭转疲劳专用试验机.能够实现扭矩正弦波、方波、角波以及组合波形的设定,可选角度或扭矩的控制模式。试验机有两个传动轴连接端,一个固定端一个驱动端,分别连接传动轴总成的外接头(接轮毂和内接头(接变速箱输出端,保证传动轴轴线位于试验机驱动轴的轴线之上。1.3疲劳试验的分类
上海:2007年10月中国内燃机学会第七届学术年会论文集
关于汽车传动轴总成扭转疲劳特性测试的试验研究与应用
王明辉
(东风本田发动机有限公司,广东省广州市,510700
擒要:零部件疲劳性能测试是进行开发设计和质量控制的重要依据,本文以疲劳试验为基础,统计学理论为手段,介绍获得疲劳特性曲线及确定疲劳极限的基本方法及试验结果的应用,讨论传动轴疲劳特性。