李王英 李文強 劉 波

(格特拉克(江西)傳動系統(tǒng)有限公司，江西 南昌 330013)

變速器系統(tǒng)仿真分析軟件所有分析均需要導入載荷譜，該載荷譜數(shù)據(jù)需要包含潤滑油溫度，輸入功率流數(shù)量及名稱，輸出功率流數(shù)量及名稱，每個工況的名稱，每個工況對應(yīng)工作時間、輸入功率流對應(yīng)的轉(zhuǎn)速和扭矩、選擇的檔位等信息。對于不同類型的變速器，比如：HDT(雙離合混合動力變速器)、DCT(雙離合變速器)、FWD(前驅(qū)手動變速器)、RWD(后驅(qū)手動變速器)、AHT(手自一體混合動力變速器)、Edrive(電動驅(qū)動變速器)等，輸入輸出功率流的數(shù)量不同，工況數(shù)量不同，檔位數(shù)量也不同，數(shù)據(jù)格式是不同的。

通常情況下，在對新變速器研發(fā)或者針對新客戶產(chǎn)品匹配過程中，需要對目標變速器進行大量的變速箱系統(tǒng)仿真分析，每個分析都需要載荷譜作為輸入。

基于研發(fā)需要，快速生成變速器系統(tǒng)仿真分析輸入文件顯得格外重要。此工具的運用將極大的縮短變速器系統(tǒng)仿真分析輸入文件的處理時間，加快變速器的開發(fā)進程。

1 功能實現(xiàn)

原始輸入數(shù)據(jù)是一個excel表格數(shù)據(jù)，格式是固定的，如圖1，主要包括各檔位速比，每個檔位在不同扭矩下的循環(huán)次數(shù)信息。如果一個檔位在某個扭矩時對應(yīng)循環(huán)次數(shù)大于0，即對應(yīng)一個工況。對于一般的耐久載荷譜，包含的工況數(shù)在200～300個。

圖1 原始輸入數(shù)據(jù)

變速器系統(tǒng)仿真分析輸入文件生成工具主界面如下圖2所示：

基于VBA程序編制，對于需要等效的載荷譜，能快速準確完成要求。自動快速生成變速器系統(tǒng)分析軟件所需的數(shù)據(jù)和格式，生成的數(shù)據(jù)格式如圖3，同時可根據(jù)進一步的需求自動生成RXF文件，直接將RXF文件導入CAE系統(tǒng)分析軟件進行仿真分析。

圖2 主界面

圖3 變速器系統(tǒng)分析軟件所需的數(shù)據(jù)和格式

2 設(shè)計流程與思想

首先判斷原始輸入文件是否需要數(shù)據(jù)等效，如果需要等效，運行Data Equivalent，否則直接運行主程序RGS Main SW，軟件設(shè)置了多重防錯功能，以防用戶定義的參數(shù)有矛盾，軟件將根據(jù)用戶的定義參數(shù)生成目標變速器所需的數(shù)據(jù)和格式，允許用戶手動編輯需要改動的數(shù)據(jù)，最后運行Generate RXF File，生成變速器系統(tǒng)分析軟件可以直接識別的載荷譜輸入文件。

圖4 設(shè)計流程

3 主要功能特點

該工具主要包括三個方面的功能：

3.1 Data Equivalent數(shù)據(jù)等效

根據(jù)Volvo DV 方法論，如公式(1)所示，生成新的載荷譜。包含部分載荷譜等效和全部載荷譜等效，齒輪齒根強度等效DV6和齒輪齒面接觸強度等效DV3。

(1)

公式中neq表示等效后的循環(huán)次數(shù)，Teq為等效扭矩，k為指數(shù)，齒根彎曲取6，齒面接觸取3。

如圖5所示，載荷譜等效在選擇檔位，以及等效的扭矩后，需選擇等效類型(齒根強度Root，齒面接觸強度Flank)。Torque Equivalent是等效部分載荷譜，在文本框內(nèi)輸入需要等效的目標扭矩值，軟件將自動將絕對值高于該目標扭矩值的載荷譜全部等效到該目標扭矩值。Unique Torque是將該檔位所有載荷譜全部等效到一個目標扭矩值上。

3.2 RGS MainSW 主程序

主程序根據(jù)實際變速器的結(jié)構(gòu)，生成變速箱系統(tǒng)分析軟件所需的載荷譜數(shù)據(jù)和格式模板。如圖6所示，首先需要定義輸入功率流和輸出功率流的數(shù)目，以及變速器前進檔位數(shù)。

接下來如圖7，詳細定義輸入輸出功率流的名稱，變速器油溫，前進檔位齒輪轉(zhuǎn)速和倒檔齒輪轉(zhuǎn)速。如果每個檔位的轉(zhuǎn)速不固定，可在輸入文件所有檔位總循環(huán)次數(shù)列(all gears)后面加一列，手動定義每個扭矩的轉(zhuǎn)速。如果是帶電機的混動變速器，定義電機的轉(zhuǎn)速，如果電機的轉(zhuǎn)速不固定，同樣可以在輸入文件里單獨定義。如果是帶雙離合器的變速器模型，定義離合器的名稱，并定義每個檔位連接的離合器，輸入每個檔位同步器的名稱。

軟件會根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)速、速比信息、檔位情況，自動計算每個工況的時間和輸出轉(zhuǎn)速。軟件設(shè)置了多項防錯功能，比如原始輸入文件中的檔位數(shù)與用戶定義的檔位數(shù)不同，軟件將報錯，要求用戶需要定義正確的檔位數(shù)。如果圖7中未定義轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)為空時，警告提醒需要輸入轉(zhuǎn)速。如果用戶沒有運行主程序直接運行Generate_RXF，提示需要先運行主程序自動生成工況數(shù)據(jù)或先手動定義好工況數(shù)據(jù)。

圖5 載荷譜等效設(shè)置

如果原始輸入文件有2個主減速比(FD)信息，F(xiàn)D Gear Layout界面將會自動彈出，如圖8，表明該項目有兩個輸出軸，需要為每個檔位分別設(shè)置主減速比用于計算輸出轉(zhuǎn)速，例如：一檔齒輪在輸出軸2上，則相應(yīng)需要針對一檔設(shè)置主減速比為FD2，其它檔位同理。如果原始輸入文件只有1個主減速比或者沒有主減速比信息(后驅(qū)變速箱載荷譜)，程序?qū)⑻^FD Gear Layout界面，自動運行。

圖6 功率流數(shù)和檔位數(shù)設(shè)置

圖7 詳細設(shè)置界面 圖8 主減檔位設(shè)置

3.3 Generate RXF_File生成RXF文件

RXF文件是一個通用的載荷譜數(shù)據(jù)文件，適用于目前主流的變速器系統(tǒng)分析軟件，如RomaxDesigner和MASTA，使用國際標準單位。RXF文件格式規(guī)則：

1)由很多行組成；

2)每行由關(guān)鍵字開始；

3)同一行中所有字符由逗號(，)隔開；

4)所有字符串用單引號(’ ’)，嵌入式引用用雙層單引號(’’ ’’)；

5)浮點數(shù)使用小數(shù)點作為十進制分隔符，比如10.5.不用數(shù)字分組符號(逗號)，比如10000，不能表示為10，000.

將處理好的載荷譜數(shù)據(jù)直接生成RXF文件，生成的RXF文件格式如圖9，可以直接導入變速箱系統(tǒng)分析軟件。載荷譜數(shù)據(jù)通過RXF文件可以獨立存儲，便于識別。同時系統(tǒng)分析模型可以不帶載荷譜數(shù)據(jù)保存，模型所占空間驟減。

圖9 RXF文件格式

4 結(jié)語

本工具可以集成在EXCEL個人宏工作簿中，設(shè)置快捷運行按鈕，計算機上所有EXCEL原始載荷譜均可以運行該軟件程序，自動快速生成RXF文件。本軟件也可以作為獨立程序單獨使用，功能與集成在個人宏工作簿中的形式相同。

操作界面簡潔明了，避免了人工手動重復編輯，極大提高了數(shù)據(jù)處理效率，操作簡單，數(shù)據(jù)準確，并且方便了載荷譜數(shù)據(jù)的存儲。生成的RXF文件，可以直接導入目前主流的變速器系統(tǒng)分析軟件，如RomaxDesigner，MASTA等。