[发明专利]一种应用CAE技术提高变速器拨叉换挡力标定精度的方法

说明书

本发明涉及一种应用CAE技术提高变速器拨叉换挡力标定精度的方法，属于载荷标定技术领域。该方法应用CAE技术，根据拨叉在变速器总成下的受力状态，按照拨叉力流传递路径搭建了拨叉装配有限元模型，并施加与总成受力状态一致的位移边界条件和换挡力，准确快速地获得了拨叉换挡力与应力的关系，确定了拨叉换挡力标定系数。根据拨叉上测量点的应力，最终确定拨叉换挡力。本发明应用CAE技术标定拨叉换挡力，节省了专用传感器的费用以及制作专用卡具的时间，节约了时间成本。

技术领域

本发明属于载荷标定技术领域，具体涉及一种应用CAE技术提高变速器拨叉换挡力标定精度的方法。

背景技术

拨叉换挡力是进行拨叉结构强度及寿命计算的基本条件之一。换挡力主要由试验给出，试验前需要标定换挡力与测点应变的关系，以获得换挡力标定系数，然后根据标定系数反推换挡力，所以标定系数的精度决定了换挡力的精度。根据拨叉标定所处环境不同，标定方法可分为“直接标定”和“间接标定”，“直接标定”是直接在变速器总成状态下进行标定，其优点是拨叉工作状态与实际工作状态一致，标定精度高；缺点是在加载拨叉换挡力时，需要同时布置载荷传感器获得换挡力，其不容易实现。“间接标定”是通过制作专用卡具，搭建台架进行标定，其优点是测试简便，容易实现；缺点是搭建的台架与实际工作状态通常存在较大差别，特别是叉轴两端及接合套位置无法按实际提供的刚性进行约束，由此导致标定精度更低。目前单纯应用试验标定拨叉换挡力存在困难，标定精度难以保证。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种应用CAE技术提高变速器拨叉换挡力标定精度的方法，为获得高精度拨叉换挡力提供技术支撑。

为实现上述目的，本发明提供一种应用CAE技术提高变速器拨叉换挡力标定精度的方法，包括下述步骤：

步骤一、划分叉轴、拨块、拨叉、接合套的有限元网格，获得各结构的有限元网格模型；

步骤二、定义各结构有限元网格模型的材料属性，给定各零部件的弹性模量E和泊松比μ；

步骤三、定义拨块与叉轴、拨叉与接合套、拨叉与叉轴的接触关系，按照拨叉力流传递路径完成拨叉有限元分析模型装配；

步骤四、在拨块叉口位置施加单位载荷F，载荷F沿叉轴方向；

步骤五、定义拨叉有限元模型的边界条件，包括两部分：一是完全固定接合套；二是固定叉轴两端，同时保证拨叉与总成中的运动方式一致；

步骤六、完成拨叉有限元分析，获得拨叉应力分布，并据此确定应力关键测点位置，为粘贴应变片提供支撑；

步骤七、将拨叉单位载荷F除以拨叉关键测点位置应力σ，即得载荷标定系数η；

步骤八、根据步骤六确定的关键测点位置粘贴应变片，然后在变速器总成状态下测量拨叉(4)关键测点位置的应力σ'，并根据载荷标定系数η推得拨叉换挡力F'，F'＝η×σ'。

步骤一中，所述拨叉、接合套、叉轴、拨块用实体网格划分，螺栓用刚性单元rbe2模拟。不同部件接触位置需要细化网格，以提高载荷传递精度；拨叉圆角过渡位置需要细化网格，以提高关键位置的应力计算精度。

步骤三中，定义的接触关系包括拨叉-接合套接触关系、拨叉-叉轴接触关系和拨块-叉轴接触关系。

步骤四中，在拨头与拨块接触位置处建立rbe3以施加换挡力，rbe3主点为拨块凹口一侧侧壁面节点，从点为拨头与拨块接触点。

步骤五中，为方便定义边界条件，分别在接合套、叉轴两端建立刚性单元rbe2；接合套处的刚性单元以接合套中心为主点，以接合套内花键表面为从点；叉轴两端刚性单元分别以叉轴中心为主点，以叉轴上的与变速器壳体相接触处的节点为从点。