一種商用汽車動力傳動系加速強化試驗方法
【專利摘要】提出一種基于山區(qū)典型公路與用戶實際使用工況累積能量相關聯(lián)的商用汽車動力傳動系強化試驗方法，該方法能把用戶對車輛的實際使用工況與山區(qū)典型公路強化試驗結合起來，避免了以往傳動系強化試驗的盲目性。采集山區(qū)典型公路和用戶真實用法的試驗數(shù)據(jù)，通過傳動軸扭矩對轉(zhuǎn)速的聯(lián)合分級矩陣獲得輸出累積能量分布載荷譜。結合用戶實際調(diào)查的路面比例和車輛載重數(shù)據(jù)，根據(jù)Weibull分布概率紙直線方程及動力傳動系累積能量數(shù)學模型，計算失效概率為90％條件下的四種用戶典型路面和每個實際用戶的總累積能量，并對分布函數(shù)進行K-S檢驗，然后利用Monte-Carlo方法仿真模擬90％用戶的動力傳動系輸出總能量。計算山區(qū)典型公路和90％用戶累積能量的相關性，獲得山區(qū)公路商用汽車動力傳動系強化系數(shù)和加速強化試驗方法。
【專利說明】一種商用汽車動力傳動系加速強化試驗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明專利從商用汽車動力傳動系輸出累積能量角度出發(fā)，提出真正考慮用戶真實用法的基于山區(qū)公路典型路段的強化試驗方法，對山區(qū)典型公路與90%用戶數(shù)據(jù)累積能量的關聯(lián)性進行研究，計算山區(qū)典型公路的強化系數(shù)，制訂能反映用戶實際使用工況的動力傳動系強化試驗標準，為商用汽車的新產(chǎn)品定型提供新試驗方法。
【背景技術】
[0002]汽車可靠性試驗是考核和驗證其耐久性的一種重要手段，由于在普通路面上做行駛試驗直至薄弱環(huán)節(jié)失效，一般要行駛幾萬公里甚至十幾萬公里。為了縮短可靠性試驗時間，試驗場上的試驗條件變得越來越苛刻，這主要是通過建造更惡劣的試驗道路和加快行駛車速來實現(xiàn)的。但在20世紀50年代人們認識到試驗場的試驗條件過于苛刻并不合理，因為它會引起一些在用戶實際使用中不會出現(xiàn)的失效模式而造成誤導。因此，現(xiàn)代汽車設計必須以市場為導向，設計壽命“過大”或“不足”的產(chǎn)品通常是不經(jīng)濟且缺乏市場競爭力的，所以無論在汽車設計、開發(fā)還是試驗階段都應當考慮用戶的實際使用要求。
[0003]對于商用汽車動力傳動系可靠性試驗方法，國內(nèi)幾大汽車公司通過和國外合作取得了一定研究成果，從試驗方法的應用情況看仍處于起步階段。動力傳動系作為商用汽車的一個重要總成，它的可靠性對行車安全至關重要，制訂科學、合理的符合用戶使用條件的強化試驗方法才能對動力傳動系進行科學評價。
[0004]傳統(tǒng)的試驗基礎大多數(shù)偏向于強度試驗而不是壽命試驗，都是為了保證在最差工況下車輛傳動系構件不發(fā)生斷裂，且能滿足一般的工程要求。顯然，這些試驗基本上依賴于經(jīng)驗、習慣，而沒有合理地考慮用戶的情況。國內(nèi)現(xiàn)行的強化試驗方法都偏于簡單，不能說明試驗合格的產(chǎn)品在用戶那里能保證行駛多少里程，試驗結果往往與用戶實際使用時發(fā)生的故障有明顯差異。本發(fā)明專利提出的商用汽車動力傳動系強化試驗方法，與傳統(tǒng)的試驗方法相比，該技術能夠真正考慮用戶的真實用法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]提出了基于山區(qū)典型公路與用戶實際使用工況累積能量相關聯(lián)的商用汽車動力傳動系強化試驗方法。根據(jù)動力傳動系輸出累積能量相等原理，建立了 90%用戶動力傳動系累積能量數(shù)學模型，結合實際用戶調(diào)查數(shù)據(jù)，應用Monte-Carlo仿真方法獲得90%用戶的總累積能量。對傳動軸扭矩和轉(zhuǎn)速參數(shù)采取分級計數(shù)處理，并利用最小二乘法估計出Weibull分布參數(shù),通過K-S檢驗驗證了用戶路面和山區(qū)典型公路累積能量均服從Weibull分布。通過Weibull分布概率紙直線方程計算50%山區(qū)典型公路的總累積能量，對山區(qū)公路和用戶數(shù)據(jù)進行相關性處理，得到山區(qū)典型公路相對于用戶使用路面的強化系數(shù)和強化試驗方法。
【專利附圖】

【附圖說明】[0006]圖1為山區(qū)典型公路與用戶用法相關性研究方法流程圖。
圖2為用戶車輛調(diào)查數(shù)據(jù)示例圖。
圖3為傳動軸扭矩試驗標定方法圖。
圖4為某山區(qū)典型公路地形特征圖。
圖5為傳動軸扭矩分級計數(shù)矩陣圖。
下面結合附圖對本發(fā)明專利進一步說明。計算用戶實際使用環(huán)境中動力傳動系扭矩對轉(zhuǎn)速的載荷能量，在山區(qū)公路典型路段按一定的比例混合各種路面或各種工況重現(xiàn)這一等價能量，載荷能量的重現(xiàn)通?？稍谳^短的時間內(nèi)完成，因此可以達到傳動系強化試驗的目的。山區(qū)典型公路與用戶用法的相關試驗方法如圖1。
[0007]研究用戶用法與山區(qū)典型公路試驗之間的相關性，制訂科學、可信的山區(qū)典型公路試驗方法，需要在全國范圍內(nèi)調(diào)查與本次試驗車型相關的車輛用戶使用信息，對用戶和潛在用戶用法進行調(diào)查、訪問，內(nèi)容主要包括用戶使用的路面類型比例、行駛車速、交通狀況、車輛負荷情況、行駛道路種類、各種道路上行駛里程、駕駛員的駕駛習慣以及各種典型道路所在地區(qū)等內(nèi)容，調(diào)查結果如圖2。將用戶調(diào)查數(shù)據(jù)作為參數(shù)變量，輸入90%用戶模型進行計算，對計算結果進行Monte-Carlo仿真模擬獲得用戶目標里程載荷能量。
[0008]載荷分析是汽車零部件疲勞可靠性試驗的基礎，傳動軸作為汽車動力傳動系的主要部件，其輸出的扭矩是可靠性試驗中重要的測試參數(shù)，本文應用JI型單通道非接觸式扭矩傳感器測量傳動軸扭矩，試驗標定過程如圖3。
[0009]山區(qū)典型公路試驗路段位于吉林省邊境的國道303所在某山區(qū)，有效試驗路段全長33km，最大坡度為10%，平均坡度為4.8%，坡度較大且連續(xù)上下坡距離長，彎路少、車流量小,海拔高差為600m，較適合大型車輛的動力傳動系可靠性試驗。利用GPS精確測量試驗路段的經(jīng)緯度、海拔及地形地貌等參數(shù)`，繪制的地形特征如圖4。
[0010]為能反映用戶對車輛實際使用工況，用戶試驗選在全國的典型路面進行，同時在山區(qū)典型公路采集足夠試驗數(shù)據(jù)。試驗采集的原始數(shù)據(jù)由于環(huán)境溫度和濕度的影響，部分數(shù)據(jù)存在零漂、野點、趨勢項等問題，必須對數(shù)據(jù)進行預處理。將預處理后的傳動軸扭矩對轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進行分級計數(shù)，轉(zhuǎn)化成不同扭矩、轉(zhuǎn)速下的傳動軸轉(zhuǎn)動次數(shù)或轉(zhuǎn)數(shù)分布矩陣，處理流程如圖5。
【具體實施方式】
[0011]汽車行駛時，驅(qū)動車輪由于受到來自動力傳動系統(tǒng)的輸出扭矩作用而使車輛得以運動。設某時刻傳動系的輸出扭矩為％(t)，此時對應的轉(zhuǎn)速為r^(t)，經(jīng)過時間傳動系扭矩所做的功即輸出的能量為:
[0012]Ej = Ji * Mj (t)nj (t)dt(I)
[0013]累積每個試驗循環(huán)，傳動系輸出總能量為:
[0014]El=YdEj(2)

7=1
[0015]式中，N為試驗循環(huán)次數(shù)，Et為傳動系扭矩的輸出總累積能量。
[0016]汽車可靠性工程研究中，結構材料的疲勞強度、疲勞壽命、磨損壽命、腐蝕壽命以及有許多單元組成的汽車總成的壽命，一般都服從Weibull分布。對于用戶使用的四種典型路面(平坦路面、中等不平路、城市路面、山區(qū)路面)和山區(qū)典型公路，動力傳動系的輸出累積能量服從Weibull分布，其分布函數(shù)為:
[0017]
【權利要求】
1.一種商用汽車動力傳動系加速強化試驗方法，其特征是:該方法能把汽車用戶對車輛的實際使用工況與山區(qū)典型公路強化試驗結合起來，與傳統(tǒng)的強化試驗方法相比，該方法能夠真正考慮用戶的真實用法，避免了以往動力傳動系強化試驗的盲目性。
2.根據(jù)權利要求1所述的強化試驗方法，基于商用汽車動力傳動系輸出累積能量相等原理，建立了 90%汽車用戶動力傳動系累積能量數(shù)學模型，結合實際用戶調(diào)查數(shù)據(jù)，應用Monte-Carlo仿真方法獲得90%汽車用戶的總累積能量。利用最小二乘法估計出Weibull分布參數(shù)，通過K-S檢驗驗證了用戶路面和山區(qū)典型公路累積能量均服從Weibull分布。計算山區(qū)典型公路和90%汽車用戶累積能量的相關性，獲得山區(qū)公路商用汽車動力傳動系強化系數(shù)和試驗方法。
【文檔編號】G01M13/02GK103575531SQ201210268463
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月20日 優(yōu)先權日:2012年7月20日
【發(fā)明者】門玉琢, 于海波, 王 華, 閆占輝, 潘欣, 高金剛, 劉國松, 劉博 , 劉春玲 申請人:長春工程學院