本發(fā)明屬于新能源汽車，尤其涉及一種電驅(qū)動橋總成結(jié)構(gòu)可靠性評估方法。

背景技術(shù)：

1、新能源商用車電驅(qū)動橋總成集成了電機、變速器、橋殼等核心部件，結(jié)構(gòu)龐大、復(fù)雜，還要承受簧上來自上裝及車架的載荷、傳動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)載荷、路面不平等多重類型的載荷激勵，因而需要重點評估結(jié)構(gòu)可靠性。

2、目前行業(yè)內(nèi)有關(guān)電驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)性能分析方法較多，但往往僅從工程經(jīng)驗判斷載荷大小，仿真模型未精確標(biāo)定導(dǎo)致精度較差，評估方法往往只考慮準(zhǔn)靜態(tài)加載，因而對電驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)可靠性的評估較為片面且工程參考意義較差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種電驅(qū)動橋總成結(jié)構(gòu)可靠性評估方法，以解決電驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)可靠性評估時因標(biāo)定精度低、只考慮準(zhǔn)靜態(tài)加載影響而評估片面的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用下述方案實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種電驅(qū)動橋總成結(jié)構(gòu)可靠性評估方法，包括：

4、標(biāo)定電驅(qū)動橋總成的仿真位移與試驗位移，獲得電驅(qū)動橋總成有限元分析模型；

5、在電驅(qū)動橋總成有限元分析模型上建立不同工況，挑選應(yīng)力標(biāo)定點，標(biāo)定電驅(qū)動橋總成不同工況下各向載荷與應(yīng)力標(biāo)定點的試驗應(yīng)變，獲得各向載荷與應(yīng)變的數(shù)學(xué)表達式；

6、采集用戶路況下電驅(qū)動橋總成上應(yīng)力標(biāo)定點的試驗應(yīng)變與激勵位置的加速度信號，獲得用戶路況下電驅(qū)動橋總成的應(yīng)變譜和加速度譜；

7、根據(jù)數(shù)學(xué)表達式、應(yīng)變譜、電驅(qū)動橋總成材料的s-n曲線、不同工況下電驅(qū)動橋總成各向單位載荷的應(yīng)力場，獲得電驅(qū)動橋總成的準(zhǔn)靜態(tài)強度評估結(jié)果和疲勞壽命評估結(jié)果；

8、根據(jù)加速度譜和電驅(qū)動橋總成有限元分析模型，獲得電驅(qū)動橋總成的隨機振動評估結(jié)果；

9、根據(jù)電驅(qū)動橋總成的準(zhǔn)靜態(tài)強度評估結(jié)果、疲勞壽命評估結(jié)果、隨機振動評估結(jié)果，獲得電驅(qū)動橋總成的結(jié)構(gòu)可靠性評估結(jié)果。

10、可選地，標(biāo)定電驅(qū)動橋總成的仿真位移與試驗位移，獲得電驅(qū)動橋總成有限元分析模型，包括：

11、建立電驅(qū)動橋總成的cad分析模型，將電驅(qū)動橋總成的cad分析模型中安裝孔周邊進行兩圈四邊形單元強制分布，第二圈四邊形單元的直徑與螺栓/螺母的法蘭面直徑一致，得到待優(yōu)化的電驅(qū)動橋總成有限元分析模型；

12、在待優(yōu)化的電驅(qū)動橋總成有限元分析模型中根據(jù)螺栓的預(yù)緊力在實體螺栓的螺桿截面上建立預(yù)緊力載荷，在左、右輪轂內(nèi)外軸承安裝面上的節(jié)點建立第一剛性單元，左側(cè)第一剛性單元的主節(jié)點約束全部移動自由度、釋放全部旋轉(zhuǎn)自由度，右側(cè)第一剛性單元的主節(jié)點比左側(cè)第一剛性單元的主節(jié)點多釋放一個側(cè)向移動的自由度，通過有限元求解得到第一預(yù)緊力工況下的應(yīng)力分析結(jié)果，在橋殼上左、右側(cè)板簧安裝平面上的節(jié)點建立第二剛性單元，在左、右側(cè)第二剛性單元的主節(jié)點處建立兩倍動載荷系數(shù)的垂向載荷，左側(cè)第一剛性單元的主節(jié)點約束全部移動自由度、釋放全部旋轉(zhuǎn)自由度，右側(cè)第一剛性單元的主節(jié)點比左側(cè)第一剛性單元的主節(jié)點多釋放一個側(cè)向移動的自由度，建立彎曲工況的載荷步，將第一預(yù)緊力工況下的應(yīng)力分析結(jié)果帶入彎曲工況的載荷步，通過有限元求解得到電驅(qū)動橋總成彎曲工況下最大垂向仿真位移；

13、根據(jù)電驅(qū)動橋總成彎曲工況下最大垂向仿真位移與垂向試驗位移相差小于設(shè)定值的目標(biāo)，調(diào)整待優(yōu)化的電驅(qū)動橋總成有限元分析模型中網(wǎng)格尺寸、電驅(qū)動橋總成中部件的簡化方式，得到電驅(qū)動橋總成有限元分析模型。

14、可選地，在電驅(qū)動橋總成有限元分析模型上建立不同工況，包括：

15、在電驅(qū)動橋總成有限元分析模型中根據(jù)螺栓的預(yù)緊力在實體螺栓的螺桿截面上建立預(yù)緊力載荷，在左、右輪轂內(nèi)外軸承安裝面上的節(jié)點建立第三剛性單元，左側(cè)第三剛性單元的主節(jié)點約束全部移動自由度、釋放全部旋轉(zhuǎn)自由度，右側(cè)第三剛性單元的主節(jié)點比左側(cè)第三剛性單元的主節(jié)點多釋放一個側(cè)向移動的自由度，通過有限元求解得到第二預(yù)緊力工況下的應(yīng)力分析結(jié)果，在橋殼上左、右側(cè)板簧安裝平面上的節(jié)點建立第四剛性單元，在左、右側(cè)第四剛性單元的主節(jié)點處建立一倍動載荷系數(shù)的垂向載荷，左側(cè)第三剛性單元的主節(jié)點約束全部移動自由度、釋放全部旋轉(zhuǎn)自由度，右側(cè)第三剛性單元的主節(jié)點比左側(cè)第三剛性單元的主節(jié)點多釋放一個側(cè)向移動的自由度，建立彎曲剛度工況的載荷步，將第二預(yù)緊力工況下的應(yīng)力分析結(jié)果帶入彎曲剛度工況的載荷步，通過有限元求解得到電驅(qū)動橋總成彎曲剛度工況下應(yīng)力分析結(jié)果；

16、在電驅(qū)動橋總成有限元分析模型中建立兩個間距為實車板簧距的固定夾具以支撐電驅(qū)動橋總成、建立制動底板通過螺栓固定在電驅(qū)動橋軸肩上，根據(jù)螺栓的預(yù)緊力在實體螺栓的螺桿截面上建立預(yù)緊力載荷，約束固定夾具底部安裝面所有自由度，通過有限元求解得到第三預(yù)緊力工況下的應(yīng)力分析結(jié)果，在制動底板載荷施加孔位處分別施加向前和向后設(shè)定倍數(shù)的軸荷，約束固定夾具底部安裝面所有自由度，建立制動工況的載荷步，將第三預(yù)緊力工況下的應(yīng)力分析結(jié)果帶入制動工況的載荷步，通過有限元求解得到制動工況應(yīng)力分析結(jié)果；

17、在電驅(qū)動橋總成有限元分析模型中于左側(cè)輪轂內(nèi)外安裝軸承的外支撐面上的節(jié)點建立第五剛性單元，第五剛性單元的主節(jié)點為車橋一側(cè)輪胎寬度中心的接地點，根據(jù)螺栓的預(yù)緊力在實體螺栓的螺桿截面上建立預(yù)緊力載荷，約束固定夾具底部安裝面所有自由度，通過有限元求解得到第四預(yù)緊力工況下的應(yīng)力分析結(jié)果，在第五剛性單元主節(jié)點處施加側(cè)向設(shè)定倍數(shù)的軸荷，約束固定夾具底部安裝面所有自由度，建立轉(zhuǎn)向工況的載荷步，將第四預(yù)緊力工況下的應(yīng)力分析結(jié)果帶入轉(zhuǎn)向工況的載荷步，通過有限元求解得到轉(zhuǎn)向工況應(yīng)力分析結(jié)果。

18、可選地，挑選應(yīng)力標(biāo)定點，標(biāo)定電驅(qū)動橋總成不同工況下各向載荷與應(yīng)力標(biāo)定點的試驗應(yīng)變，獲得各向載荷與應(yīng)變的數(shù)學(xué)表達式，包括：

19、根據(jù)電驅(qū)動橋總成不同工況應(yīng)力分析結(jié)果挑選應(yīng)力標(biāo)定點：挑選僅對彎曲剛度工況敏感的第一應(yīng)變點，挑選僅對制動工況敏感的第二應(yīng)變點，挑選僅對轉(zhuǎn)向工況敏感的第三應(yīng)變點；

20、標(biāo)定電驅(qū)動橋總成彎曲剛度工況下垂向載荷與第一應(yīng)變點的試驗應(yīng)變、制動工況下縱向載荷與第二應(yīng)變點的試驗應(yīng)變、轉(zhuǎn)向工況下側(cè)向載荷與第三應(yīng)變點的試驗應(yīng)變，得到垂向載荷與應(yīng)變、縱向載荷與應(yīng)變、側(cè)向載荷與應(yīng)變的函數(shù)表達式。

21、可選地，采集用戶路況下電驅(qū)動橋總成上應(yīng)力標(biāo)定點的試驗應(yīng)變與激勵位置的加速度信號，獲得用戶路況下電驅(qū)動橋總成的應(yīng)變譜和加速度譜，包括：

22、對整車加載用戶路況載荷，采集整車中電驅(qū)動橋總成上三個應(yīng)變點的應(yīng)變和激勵位置的加速度信號，得到用戶路況下的應(yīng)變譜和加速度譜；

23、其中，激勵位置為固定夾具與電驅(qū)動橋的安裝面。

24、可選地，根據(jù)數(shù)學(xué)表達式、應(yīng)變譜、電驅(qū)動橋總成材料的s-n曲線、不同工況電驅(qū)動橋總成各向單位載荷的應(yīng)力場，獲得電驅(qū)動橋總成的準(zhǔn)靜態(tài)強度評估結(jié)果和疲勞壽命評估結(jié)果，包括：

25、根據(jù)數(shù)學(xué)表達式與應(yīng)變譜得到電驅(qū)動橋總成各向載荷譜，提取電驅(qū)動橋總成各向載荷譜極值作為電驅(qū)動橋總成不同工況載荷以分析、評估基于用戶路況的電驅(qū)動橋總成不同工況下各向準(zhǔn)靜態(tài)強度，得到電驅(qū)動橋總成的準(zhǔn)靜態(tài)強度評估結(jié)果；

26、根據(jù)電驅(qū)動橋總成各向載荷譜、電驅(qū)動橋總成材料的s-n曲線及不同工況電驅(qū)動橋總成各向單位載荷的應(yīng)力場計算得到電驅(qū)動橋總成彎曲疲勞壽命、制動疲勞壽命、轉(zhuǎn)向疲勞壽命，比對電驅(qū)動橋總成彎曲疲勞壽命、制動疲勞壽命、轉(zhuǎn)向疲勞壽命與設(shè)計壽命評估電驅(qū)動橋總成疲勞壽命，得到電驅(qū)動橋總成的疲勞壽命評估結(jié)果；

27、其中，不同工況電驅(qū)動橋總成各向單位載荷的應(yīng)力場的獲取方法為：將各向單位載荷作為電驅(qū)動橋總成不同工況載荷，約束等同各工況下的約束，通過有限元求解得到電驅(qū)動橋總成各向單位載荷的應(yīng)力場。

28、可選地，提取電驅(qū)動橋總成各向載荷譜極值作為電驅(qū)動橋總成不同工況載荷以分析、評估基于用戶路況的電驅(qū)動橋總成不同工況下各向準(zhǔn)靜態(tài)強度，得到電驅(qū)動橋總成的準(zhǔn)靜態(tài)強度評估結(jié)果，包括：

29、將電驅(qū)動橋總成各向載荷譜極值作為電驅(qū)動橋總成不同工況載荷，約束等同各工況下的約束，通過有限元求解得到基于用戶路況極限載荷的電驅(qū)動橋總成不同工況各向準(zhǔn)靜態(tài)強度；

30、若基于用戶路況極限載荷的電驅(qū)動橋總成不同工況各向準(zhǔn)靜態(tài)強度均小于電驅(qū)動橋總成的屈服強度且彎曲剛度值小于預(yù)設(shè)值，則評估電驅(qū)動橋總成滿足準(zhǔn)靜態(tài)強度性能要求，否則評估電驅(qū)動橋總成不滿足準(zhǔn)靜態(tài)強度性能要求；

31、其中，彎曲剛度值等于彎曲剛度工況下電驅(qū)動橋總成最大垂向仿真位移與輪距的比值。

32、可選地，比對電驅(qū)動橋總成彎曲疲勞壽命、制動疲勞壽命、轉(zhuǎn)向疲勞壽命與設(shè)計壽命評估電驅(qū)動橋總成疲勞壽命，得到電驅(qū)動橋總成的疲勞壽命評估結(jié)果，包括：若電驅(qū)動橋總成彎曲疲勞壽命、制動疲勞壽命、轉(zhuǎn)向疲勞壽命均滿足設(shè)計壽命要求，則評估電驅(qū)動橋總成滿足疲勞壽命性能要求，否則評估電驅(qū)動橋總成不滿足疲勞壽命性能要求。

33、可選地，根據(jù)加速度譜和電驅(qū)動橋總成有限元分析模型，獲得電驅(qū)動橋總成的隨機振動評估結(jié)果，包括：

34、將加速度譜轉(zhuǎn)換為各向功率譜密度，設(shè)置模態(tài)提取范圍和系統(tǒng)阻尼后進行電驅(qū)動總成隨機振動分析，得到電驅(qū)動橋總成在各向上的3σ應(yīng)力最大值；

35、若電驅(qū)動橋總成在各向上的3σ應(yīng)力最大值均不大于電驅(qū)動橋總成中部件的屈服強度，則評估電驅(qū)動橋總成滿足隨機振動性能要求，否則評估電驅(qū)動橋總成不滿足隨機振動性能要求。

36、可選地，根據(jù)電驅(qū)動橋總成的準(zhǔn)靜態(tài)強度評估結(jié)果、疲勞壽命評估結(jié)果、隨機振動評估結(jié)果，獲得電驅(qū)動橋總成的結(jié)構(gòu)可靠性評估結(jié)果，包括：若電驅(qū)動橋總成的準(zhǔn)靜態(tài)強度評估結(jié)果、疲勞壽命評估結(jié)果、隨機振動評估結(jié)果均滿足預(yù)設(shè)性能要求，則評估電驅(qū)動橋總成滿足結(jié)構(gòu)可靠性要求，否則電驅(qū)動橋總成不滿足結(jié)構(gòu)可靠性要求。

37、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果為：本發(fā)明電驅(qū)動橋分析模型經(jīng)過試驗對標(biāo)調(diào)整，仿真結(jié)果參考意義更高；分析工況既有準(zhǔn)靜態(tài)的不考慮頻率成分的結(jié)構(gòu)強度及名義應(yīng)力疲勞分析，又包含考慮頻率成分的隨機振動分析，較為全面的評估電驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性；避免建立復(fù)雜的多體動力學(xué)模型提取耐久載荷，通過試驗標(biāo)定可提升載荷提取精度，同時節(jié)省了時間，節(jié)約了成本；實測載荷作為仿真計算工況參考，分析結(jié)果更貼近用戶工況。