基于TRIZ创新方法理论的转向中间轴NVH优化提升

针对某出口汽车售后反馈转向中间轴异响故障率高的问题,文章采用TRIZ创新方法理论对其故障进行噪声、振动与声振粗糙度(NVH)性能的优化提升。打破传统解决问题的惯性思维,系统地分析解决问题,主要运用TRIZ创新方法理论对转向中间轴进行问题描述、问题分析、问题模型转换及标准化求解,利用创新原理生成创新方案。通过实际应用验证新方案效果,优化后的转向中间轴异响问题在12个月的服务期(MIS)内,每千台故障率(IPTV)从峰值52降低至0。

某两驱纯电乘用车差速器异响故障机理分析和解决

在国家“碳达峰、碳中和”大背景下,纯电动汽车是未来汽车发展趋势,差速器是汽车转向系统的重要零件,其NVH性能好坏直接影响整车驾驶品质.文中基于解决工程上遇到的整车双扭线呜呜异响问题,通过对整车左、右半轴支架和电驱动差速器轴承壳体附件位置布置传感器,测量其振动和噪音信号并分析时域特征和音频数据,结合主观驾评结果,电驱动的差速器振动加速度出现瞬时冲击特征明显,差速器轴承壳体振动冲击幅值最大,同时结合电驱动总成台架故障复现测试,最终锁定电驱动差速器总成是造成整车双扭线呜呜异响的主要原因,制定优化策略并完成台架及整车验证,成功解决了问题.

基于AK-MCS法的新能源电动汽车转向驱动桥空心半轴可靠度分析

新能源汽车转向驱动桥半轴采用空心设计,与燃油汽车的结构形式有很大区别,针对电动汽车转向驱动桥空心半轴的最大等效应力与设计变量呈隐式复杂非线性关系的可靠度分析难题,文中通过将Kriging模型与蒙特卡洛(Monte Carlo Simulation,MCS)法相结合,提出了基于AK-MCS(Active Learning Kriging-Monte Carlo Simulation)法的新能源电动汽车转向驱动桥空心半轴可靠度分析方法。首先,采用Kriging代理模型构建新能源电动汽车转向驱动桥空心半轴的最大等效应力的初始代理模型;其次,通过Kriging提供的学习函数和收敛准则逐步增加样本点,从而对初始最大等效应力的Kriging模型进行更新;最后,对更新后的Kriging代理模型计算新能源电动汽车转向驱动桥空心半轴的可靠度。结果表明:与MCS方法相比,基于AK-MCS方法的可靠度分析在时间上缩短2000余倍;与Kriging+MCS方法相比,基于AK-MCS方法的可靠度分析误差减小了50%。由此验证了基于AK-MCS方法空心半轴可靠度分析的高效性和准确性,为电动汽车转向驱动桥空心半轴可靠性的研究提供了理论依据,具有一定的工程意义。

基于ANSYS的汽车转向轴总成轻量化设计

以某SUV汽车转向轴总成为研究对象,利用UG软件对转向轴总成进行三维建模,结合ANSYS有限元分析得到模型减重优化方向。通过对转向轴总成在轻量化设计前后的结构强度与刚性对比分析,得出满足使用要求的轻量化优化方案,为后续轻量化设计工作起到了重要的指导作用。

转向中间轴节叉开裂分析及优化

某管柱电动助力转向中间轴节叉在扭转疲劳试验中发生开裂,通过节叉开裂的失效树逐一分析开裂原因,分析结果表明:节叉尺寸设计和螺栓拧紧力矩对节叉开裂具有较大影响作用。通过CAE模拟分析找出节叉应力薄弱点优化节叉尺寸。通过螺栓选型和节叉拔出力试验提升了螺栓防松性能并确定螺栓拧紧力矩的下极限。在节叉夹紧力和节叉强度中找到平衡点。通过两组耐久试验验证确定了节叉优化的有效性。

转向驱动桥轴叉结构设计及计算分析

轴叉是转向驱动桥中的关键零部件之一,其结构的合理性直接影响到整桥的转向及承载性能。文章从一款18t转向驱动桥轴叉的结构设计、材料选择、运动校核和计算分析等方面,详细阐述了轴叉的设计分析过程,并通过有限元分析从模拟仿真方面确定了设计产品的可行性,为相似产品的设计及分析提供了方法和理论支撑。

转向器摇臂轴插齿加工专用夹具设计

针对转向器摇臂轴结构复杂,对扇形齿进行插齿加工时手动定位夹紧精度不高和效率低下的问题,合理选择定位基准并设计了在数控插齿机上使用的专用夹具。采用弹簧夹头定心夹紧机构,并用液压缸作为夹紧动力源,提高了生产效率和自动化水平。通过更换弹簧夹头和锥套可适应不同型号的摇臂轴装夹要求,实现了成组加工。

某乘用车转向轴黏滑噪声的分析及优化

转向轴作为安装在汽车驾驶舱的关键转向零部件之一,其NVH特性表现直接影响驾驶的舒适性。针对某乘用车管柱电动助力转向轴产生的黏滑噪声问题,通过对噪声车辆的NVH数据采集分析,确定了噪声源。对转向轴进行拆解分析,并结合黏滑摩擦的理论和仿真模拟确认了转向轴产生黏滑噪声的根本原因。通过对转向轴外管加工工艺优化的手段改善了零件工作表面状态,并通过对路试车辆路谱的采集转化设计了黏滑噪声试验台架参数。优化后的转向轴通过模拟台架试验验证、整车路试验证及售后市场数据跟踪统计,彻底解决了转向轴黏滑噪声的问题。

轨道车辆电气耦合轮对导向机理与仿真

首次将电轴技术应用于独立车轮中构成一种新型的电气耦合的耦合轮对型式。理论分析了新型耦合轮对的耦合能力及其影响因素,确定其耦合能力可调节。从数学上推导了电气耦合轮对的导向机理,它采用的是以左右车轮相对转角差为反馈量的主动控制技术。建立了独立车轮转向架轻轨车辆动态仿真模型,仿真结果表明:车辆导向性能方面,电气耦合轮对车辆优于独立车轮车辆,同弹性阻尼耦合轮对车辆相当;选用低速大扭矩的电机和合适的公共电阻都能有效提高车辆自导向能力。

偏置转向轴原地转向轮胎力学特性研究

农用柔性底盘原地姿态切换时车轮绕偏置转向轴原地滚动转向,为探明该过程的轮胎力学特性,对接地区域的滑移速度进行了运动学分析,据此将现有轮胎纵滑LuGre模型扩展成纵滑横滑联合的偏置转向轴原地转向LuGre模型;设计了相应测试装置,通过双因素试验测试了偏置距离和载荷对轮胎横向与纵向摩擦力的影响;根据实测结果对模型参数进行了辨识,利用辨识值对柔性底盘原地姿态切换过程中的轮胎摩擦力进行了仿真。结果表明:柔性底盘原地姿态切换时,轮胎受到阻碍滚动的纵向摩擦力和指向外侧的横向摩擦力,纵向摩擦力与载荷的1.82次方成正比,与偏置距离的1.61次方成反比;随着偏置距离的增加,横向摩擦力先增大、后减小,但变化较为平缓。轮胎横向与纵向摩擦力的实测结果和仿真结果吻合程度较高。本研究可为柔性底盘转向驱动力矩的估算和装置参数的优化提供依据。

基于磁弹性效应的电动转向轴用新型扭矩传感器

在汽车电动转向器(EPS)中,非接触式扭矩传感器起着极为重要的作用。这些扭矩传感器的开发一直是国内外众多专家研究的重点,文中提出了一种基于磁弹性效应的EPS系统转向轴用新型扭矩传感器,并对这种传感器的一些基本特性(相对磁导率和气隙、磁滞、扭矩及激励频率等不同参数影响下的传感器输出等)进行了探讨,特性分析表明,这种新型传感器具有磁滞小、气隙扰动小和灵敏度高的特点,能满足EPS系统的要求。

旋转导向工具驱动芯轴刚度与疲劳强度设计方法

综合考虑钻压、井斜角、芯轴重力、钻井液作用、芯轴自转和涡动角速度、芯轴结构和材料参数等因素的影响,提出了动态条件下三翼肋静态偏置位移式旋转导向工具驱动芯轴刚度和疲劳强度设计方法;分析评价了基本参数和优化参数工况下芯轴的刚度和疲劳安全性。本文研究成果可为旋转导向工具驱动芯轴的设计、优化以及安全钻进参数的选取提供参考。

基于动态扭矩测试的综合传动系统主轴低周疲劳寿命预测与验证

为解决履带车辆综合传动系统主轴低周疲劳失效的问题,开展主轴疲劳样件检测及材料力学性能测试。通过实车测试获得主轴动态扭矩,在此基础上,建立主轴弹塑性有限元模型并预测主轴的低周疲劳寿命;进一步开展主轴低周疲劳台架试验,对寿命预测方法进行验证。研究结果表明:履带车辆在起步阶段下的冲击扭矩是造成综合传动系统主轴低周疲劳的主要载荷;由于双侧非对称的结构特点,导致主轴右侧冲击扭矩均值是左侧的1.54倍;主轴最大Mises应力为1510 MPa,最大应变为0.0086923,均发生在右侧输出花键与过渡圆弧交界位置的齿根处,与主轴疲劳断裂位置一致;实车条件下主轴能承受冲击扭矩的次数为17082次;台架试验获得的主轴能承受冲击扭矩的次数为5000,预测获得的主轴能承受冲击扭矩的次数为5843次,仿真结果与试验结果基本吻合,验证了低周疲劳寿命预测方法的可行性。

新型指向式旋转导向钻井工具导向轴振动特性研究

导向轴是指向式旋转导向钻井工具实现导向钻进的关键部件。在钻进过程中,导向轴受力复杂,易发生振动而影响旋转导向钻具的导向稳定性、精确性和可靠性,影响井眼轨迹控制、井壁质量和钻进效率等。以导向轴为研究对象,对其所受偏心环组的导向驱动力、旋转外套的转矩和地层岩石的侧向力进行受力分析,建立了导向轴力学模型,分析所受载荷。基于动力学理论和有限元方法对导向轴进行了纵向和横向2种振动的模态分析及谐响应分析;探讨了导向轴偏摆角对导向轴固有频率的影响,以及转矩、钻进压力和导向轴偏摆角对导向轴振动特性的影响。结果表明:导向轴偏摆角由0°增至6°过程中,横向振动固有频率增大较为明显,横向振动为导向轴的主要振动形式,距离导向节0.52 m处的导向轴与偏心环组连接处位置横向振幅较大;转矩和钻进压力对导向轴的纵向振动影响较大,随着转矩由1000 N·m增大至1600 N·m,导向轴的纵向振幅增大约1.3倍。

可控弯接头变异万向轴和轴承的强度模拟分析

为了促进我国旋转导向钻井技术发展,对智能型井下闭环旋转导向工具——可控弯接头的结构和工作原理进行了介绍,并用ANSYS软件对旋转导向钻井工具中的变异万向轴和推力轴承进行了研究,分析了推力轴承、滚子和变异万向轴的相互作用及应力分布情况。分析结果表明,接触配合中危险区域的最大应力为234 MPa,发生在轴承上与滚子接触的球窝边缘部分,与赫兹理论相符;变异万向轴和推力轴承都能较好地满足强度要求。

转向系统中双十字轴万向节布置方式的优化分析

转向系统输出角速度的稳定性对汽车操纵的稳定性起到决定性的作用,转向系统中的双十字轴万向节输入、输出轴是否能够等速转动对转向系统输出角速度的稳定性有很大影响.本文论述了使用双十字轴万向节时,令靠近输入端的第一对十字轴万向节垂直布置,靠近输出端的第二对十字轴万向节平行布置,输入轴和中间轴的夹角等于中间轴和输出轴的夹角,能实现转向系统的双十字轴万向节等速转动,并应用该结论对某已有车型的转向系统进行了改进和优化分析.

转向轴和行星齿轮磨损的失效分析

某型号货车后桥的传动系统出现了失效现象。为此,通过维氏硬度计、直读光谱仪、扫描电镜(SEM)和金相显微镜分析了汽车转向轴和行星齿轮的硬度梯度、化学成分和微观组织,并研究其失效原因。结果表明:转向轴的化学成分、硬度和显微组织符合技术要求;由于实际环境温度低于润滑油服役温度,这会导致低温时润滑不足,使材料温度升高,塑形变形增加,硬度下降,这是引起转向轴和行星齿轮磨损失效的根本原因。经过更换能在更低温度下服役的75W润滑油,解决了转向轴早期的磨损问题。

轻轨车辆电机直驱独立车轮电气耦合技术

为恢复独立车轮轻轨车辆的自导向能力,应用定子电路中串入电容的电轴技术到驱动独立车轮的牵引电机之间,形成独立车轮之间的电气耦合同步。研究结果表明:耦合性能对电机转速灵敏度高,降低电机转速,耦合能力增加;转子接入的电阻与电容较小时,对耦合性能影响也较小;当电阻与电容较大时,参数灵敏度高,增加转子接入阻抗,耦合能力下降。理论分析后确定电气耦合轮对是根据左右车轮相对转角自动产生耦合转矩的技术。建立轻轨车辆横向动力学模型,电气耦合轮对与经典的弹性阻尼耦合轮对仿真结果表明:独立车轮构成电气耦合轮对后,恢复了自导向能力;二者均具有曲线通过能力;电机为产生耦合力矩而造成的最大功耗仅几百瓦。

车辆半主动转向设计及控制策略研究

针对目前的转向系统,提出了一种新型的转向技术——半主动转向系统。该系统中柔性扭杆的特性与电机的控制方式对半主动转向系统和车辆整体的动态性能起着决定性的作用,故是半主动转向系统所需解决的最重要问题。详细阐述了半主动转向的结构及工作原理,分别建立了半主动转向和整车系统的动力学模型,着重对半主动转向的关键部件柔性扭杆进行了动力学分析,得出了柔性扭杆的刚度要求,同时通过安装限位块说明了如何实现该系统转向的可靠性,进一步的理论计算得出了柔性扭杆的材料和强度。利用LMS的Amesim软件与Matlab/Simulink混合编程,编写了汽车在不同工况下的电机控制程序。联合仿真结果表明该转向技术与控制算法能在正常工况下实现助力转向功能,在非正常工况下又能有效地提高车辆行驶稳定性,起到车辆防侧翻的目的。

汽车转向系统十字轴万向节传动优化设计

转向力是汽车操纵稳定性中一项重要的评价指标,其力矩波动直接影响驾驶感觉。文章对汽车转向轴的布置与力矩波动的关系进行了分析,并针对某车型转向系统的十字轴万向节结构进行优化设计。优化结果在matlab软件里仿真,得到较好的结果,波动力矩在允许的范围内。并得出最佳的中间轴相位角及轴系布置方案,对转向系统的优化设计有一定的参考价值,可作为实际车型开发中传动优化设计的技术依据。