王丽娜 徐培

摘 要：作为汽车传动系统中的关键零部件，汽车传动轴的安全可靠性对整机的可靠性起到决定性作用，所以传动轴上的裂纹分析与检测至关重要。文章基于有限元方法计算不同裂纹结构参数下传动轴的固有频率，通过建立相关系数、波动因子、BP神经网络决定系數等指标，衡量结构参数对固有频率的影响。得出裂纹宽度和裂纹位置对固有频率几乎没有影响，而裂纹的深度是影响固有频率的主要因素。

关键词：BP神经网络;有限元法;固有频率;传动轴;损伤

Abstract： As a key part of the automobile transmission system， the safety and reliability of the automobile transmission shaft plays a decisive role in the reliability of the whole machine， so the crack analysis and detection of the transmission shaft is very important. Based on the finite element method， this paper calculates the natural frequency of transmission shaft under different crack structure parameters， and measures the influence of structure parameters on the natural frequency by establishing correlation coefficient， fluctuation factor， BP neural network decision coefficient and other indicators. It is concluded that the crack width and crack position have little effect on the natural frequency， and the crack depth is the main factor affecting the natural frequency.

Keywords： BP neural network; Finite element method; Natural frequency; Transmission shaft; Damage

引言

汽车传动轴是汽车零部件中的关键部件，把发动机输出功率传递到驱动轮上，其主要作用是传递扭矩。汽车传动轴一旦发生裂纹，经过一定的载荷历程后裂纹将快速扩展，最终导致传动轴的断裂，从而造成事故，所以对汽车传动轴的裂纹进行检测是保证汽车安全行驶的必要手段[1-3]。目前汽车裂纹检测的手段主要有x射线探伤、电涡流探伤等[4-5]。这些检测手段需要把汽车传动轴从车体中拆除，并在专门的试验台上进行测试。近年来，基于振动信号对汽车传动轴的裂纹检测技术得到深度研究，目前主要是基于测试传动轴的固有频率、阵型等参数对传动轴中的裂纹进行定位和定量分析。

本文主要通过建立含有裂纹的某汽车传动轴的三维模型，对其进行有限元分析，得到传动轴在约束状态下的固有频率参数，裂纹参数包络裂纹宽度，裂纹深度和裂纹位置等信息。……