(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211134730.1 (22)申请日 2022.09.19 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115270583 A (43)申请公布日 2022.11.01 (73)专利权人 麦格纳动力总成 （江西） 有限公司 地址 330000 江西省南昌市经济技 术开发 区梅林大街169号 (72)发明人 文新海　张磊　倪魏伟　殷金菊　 汪文华　董立伟　任伟　李王英　 李玉强　 (74)专利代理 机构 南昌旭瑞知识产权代理事务 所(普通合伙) 36150 专利代理师 梁耀锋 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 119/04(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 1083728 83 A,2018.08.07 US 2003088373 A1,20 03.05.08 CN 114818152 A,202 2.07.29 CN 109030016 A,2018.12.18 CN 105488298 A,2016.04.13 FR 1122815 A,195 6.09.13 CN 101486421 A,20 09.07.22 JP 2020173185 A,2020.10.2 2 CN 102390 036 A,2012.0 3.28 孔维奇.考虑轴向误差的H MCVT齿轮动力学 分析及修形优化. 《CNKI》 .202 2, Lei Zhang.Adaptive_robust_sl ide_mode_ trajectory_track ing_controller_for_l ower_ extremity_rehabi litation_exoskeleto n. 《IEEE》 .2018, 审查员 李乔 (54)发明名称 汽车差速器扭转冲击疲劳 分析方法及系统 (57)摘要 本发明提出一种汽车差速器扭转冲击疲劳 分析方法及系统， 该方法包括： 根据预设速比关 系和电驱动总成耐久载荷谱获取差速器的转矩 随旋转角度的变化历程； 搭建差速器总成有限元 模型， 根据有限元模型将差速器中的主减速大齿 轮中的啮合位置进行等分处理； 根据等分处理结 果对有限元模 型进行预紧步分析和加载步分析； 根据差速器的转矩随旋转角度的变化历程生成 差速器转矩比 ‑旋转角度矩阵， 并进行疲劳仿真 分析， 以得到差速器在变转矩啮合过程中的应力 变化历程。 本发 明提出的汽车差速器扭转冲击疲 劳分析方法， 为差速器壳体结构的设计及试验 载 荷谱的调校提供全面且精确的参考， 进而实现对 差速器的准确校核。 权利要求书2页 说明书11页 附图10页 CN 115270583 B 2022.12.27 CN 115270583 B 1.一种汽车差 速器扭转冲击疲劳 分析方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 获取电驱动总成耐久载荷谱， 并根据电机输出轴至差速器的预设速比关系和所述电驱 动总成耐久载荷谱获取差 速器的转矩随旋转角度的变化历程； 获取差速器的各个组成部件， 并基于各个部件之间的连接关系搭建差速器总成有限元 模型， 根据所述有限元模型将差 速器中的主减速大齿轮中的啮合 位置进行等分处 理； 根据等分处理结果对所述有限元模型进行预紧步分析和加载步分析， 得到预紧步分析 结果和加载步分析 结果， 具体包括， 约束所述有限元模型中的轴承外圈3个平动自由度及绕半轴旋转的转动自由度， 约束 所述有限元模型中的半轴齿轮绕半轴旋转的转动自由度， 向所述有限元模型中的锥轴 承施加轴向紧固过盈量以及螺栓预紧力进行预紧步分析， 得到第一应力结果， 根据等分节点将所述主减速大齿轮每一等分后的啮合位置按照啮合顺序依次进行加 载， 并求解在所述主减速大齿轮各个不同啮合位置下施加驱动峰值转矩作用下的第二应力 结果， 以及在所述主减速大齿轮各个不同啮合位置下施加反拖谷值转矩作用下的第三应力 结果； 根据差速器的转矩随旋转角度的变化历程获取每个啮合位置在单个工况下的瞬态驱 动转矩、 驱动峰值转矩、 瞬态反拖转矩、 反拖谷值转矩， 以计算得到每个啮合位置下所述瞬 态驱动转矩与所述驱动峰值转矩的第一比值系数， 以及每个啮合位置下所述瞬态反拖转矩 与所述反拖谷值转矩的第二比值系数， 并根据所述第一比值系数和第二比值系数计算与所 述第一比值系数和第二比值系数分别对应的预紧力补充系数， 根据每个啮合位置下的第 一比值系数定义差速器转矩比 ‑旋转角度矩阵第 一预设列 数 的数值， 根据每个啮合位置下 的第二比值系 数定义所述差速器转矩比 ‑旋转角度矩阵第二 预设列数 的数值， 根据所述预紧力补充系 数定义所述差速器转矩比 ‑旋转角度矩阵第三预 设列数的数值， 以得到所述差 速器转矩比 ‑旋转角度矩阵， 根据所述预紧步分析结果、 所述加载步分析结果构建预设列矩阵， 具体包括， 根据 所述 第二应力结果定义预设列 矩阵第一行数的数值， 根据所述第三应力结果定义所述预设列 矩 阵第二行 数的数值， 根据所述第一应力结果定义所述预设列矩阵第三行 数的数值， 对所述差速器转矩比 ‑旋转角度矩阵与所述预设列矩阵的乘积进行线性插值， 以得到 差速器在变转矩啮合过程中的应力变化历程。 2.根据权利要求1所述的汽车差速器扭转冲击疲劳分析方法， 其特征在于， 所述获取电 驱动总成 耐久载荷谱的步骤 包括： 获取在整车耐久试验中多种试验工况下电机输出端的转速数据和转矩数据， 以根据电 机输出端的转速数据和电机输出转矩数据分别生成电机转速历程曲线和电机转矩历程曲 线； 根据所述电机转矩历程曲线获取输入轴转矩 交变幅值、 均值、 转动圈数以及交变次数， 并结合所述电机转速历程曲线和试验运行时长迭代生成电驱动总成 耐久载荷谱。 3.根据权利要求1所述的汽车差速器扭转冲击疲劳分析方法， 其特征在于， 所述获取差 速器的各个组成部件， 并基于各个部件之间的连接关系 搭建差速器总成有限元模型， 根据 所述有限元模型将差 速器中的主减速大齿轮中的啮合 位置进行等分处 理的步骤 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270583 B 2根据所述有限元模型将差速器中的主减速大齿轮的啮合位置沿周向分成第一预设等 分， 得到多个等分节点， 每相邻等分节点间隔第一预设角度； 将所述等分节点分别与各自相临的主减速大齿轮的齿面有限元网格节点相耦合。 4.根据权利要求1所述的汽车差速器扭转冲击疲劳分析方法， 其特征在于， 得到差速器 在变转矩啮合过程中的应力变化历程的步骤之后还 包括： 获取差速器壳体材料疲劳特性曲线、 材料表面粗糙度以及试验循环次数， 以计算差速 器壳体的疲劳寿命； 识别差速器 壳体任意单元的应力历程， 并对应力交变幅值、 均值及交变频次进行计数， 得到疲劳仿真结果， 并根据所述 疲劳仿真结果获取造成差 速器疲劳损伤的主因和次因。 5.一种汽车差 速器扭转冲击疲劳 分析系统， 其特 征在于， 所述系统包括： 载荷谱获取模块， 用于获取电驱动总成耐久载荷谱， 并根据电机输出轴至差速器的预 设速比关系和所述电驱动总成 耐久载荷谱获取差 速器的转矩随旋转角度的变化历程； 有限元模型前处理模块， 用于获取差速器的各个组成部件， 并基于各个部件之间的连 接关系搭建差速器总成有限元模型， 根据所述有限元模型将差速器中的主减速大齿轮中的 啮合位置进行等分处 理； 应力结果获取模块， 用于根据等分处理结果对所述有限元模型进行预紧步分析和加载 步分析， 得到预紧步分析 结果和加载步分析 结果， 具体包括， 预紧步分析单元， 用于向所述有限元模型中的锥轴 承施加轴向紧固过盈量以及螺栓预 紧力进行 预紧步分析， 得到第一应力结果； 加载步分析单元， 用于根据等分节点将所述主减速大齿轮每一等分后的啮合位置按照 啮合顺序依次进 行加载， 并求解在所述主减速大齿轮各个不同啮合位置下施加驱动峰值转 矩作用下的第二应力结果， 以及在所述主减速大齿轮各个不同啮合位置下施加反拖谷值转 矩作用下的第三应力结果； 疲劳仿真模块包括： 第一矩阵参数获取单元， 用于根据差速器的转矩随旋转角度的变化历程获取每个啮合 位置在单个工况下 的瞬态驱动转矩、 驱动峰值转矩、 瞬态反拖转矩、 反拖谷值转矩， 以计算 得到每个啮合位置下所述瞬态驱动转矩与所述驱动峰值转矩的第一比值系数， 以及每个啮 合位置下所述瞬态反拖转矩与所述反拖谷值转矩的第二比值系数， 并根据所述第一比值系 数和第二比值系数计算与所述第一比值系数和第二比值系数分别对应的预紧力补充系数； 第一矩阵构建单元， 用于根据每个啮合位置下的第一比值系数定义差速器转矩比 ‑旋 转角度矩阵第一预设列数的数值， 根据每个啮合位置下的第二比值系数定义所述差速器转 矩比‑旋转角度矩阵第二预设列数 的数值， 根据所述预紧力补充系 数定义所述差速器转矩 比‑旋转角度矩阵第三预设列数的数值， 以得到所述差 速器转矩比 ‑旋转角度矩阵； 第二矩阵构建单元， 用于根据所述预紧步分析结果、 所述加载步分析结果构建预设列 矩阵； 所述第二矩阵构建单元还包括： 第二矩阵定义子单元， 用于根据所述第二应力结果定 义预设列 矩阵第一行数的数值， 根据所述第三应力结果定义所述预设列 矩阵第二行数的数 值， 根据所述第一应力结果定义所述预设列矩阵第三行 数的数