变速器壳体低周疲劳优化设计

作者：罗义建; 汤天宝; 彭国民; 吴才勇; 余春祥; 秦玉林; 何维康

来源：装备环境工程, 2021, 18(10): 117-122.

• 低周疲劳
• 有限元方法
• Coffin-Manson模型
• 塑性应变

目的分析变速器壳体驻车耐久试验的失效根本原因,对变速器壳体进行低周疲劳优化设计。方法首先排查壳体的化学成分、铸造质量,排除材料和工艺引起失效问题的可能性,然后通过有限元方法分析驻车轴孔的最大拉应变、驻车工况壳体变形、轴孔接触区域。根据局部应变分布特征,提出驻车轴修形的优化方案,并且根据壳体材料的低周疲劳参数,确定Coffin-Manson模型,并根据该模型预测壳体驻车轴孔优化前后的疲劳寿命。结果驻车轴孔的最大拉应变高达0.95%,确定应变过大是导致壳体失效的根本原因。驻车轴度修形的优化方案将最大拉应变降低到0.40%,塑性应变占比由42%降低到5%,疲劳寿命的预测值由原来的175次提高到7980次,满足试验循环次数1000次的要求,最终优化物理样机通过了驻车耐久试验验证。结论使用的Coffin-Manson模型参数能准确地预测变速器壳体的低周疲劳寿命,驻车轴小角度修形优化方案能够有效解决局部应变过大的失效问题,具有一定的工程参考意义。