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原文传递复合载荷对轿车轮毂轴承单元疲劳寿命影响研究

论文题名：	复合载荷对轿车轮毂轴承单元疲劳寿命影响研究
关键词：	轮毂轴承;侧向加速度;复合载荷;有限元分析;疲劳寿命;轿车
摘要：	汽车轮毂轴承单元是汽车的关键零部件之一，既要承受车身作用的轴向载荷，又要承受汽车行驶过程中复杂工况产生的各种载荷，同时还与车身其他部件有复杂的连接关系，轮毂轴承性能的优劣直接关系着汽车的舒适性、安全性、经济性的好坏。　　随着我国汽车产业的快速发展，汽车产业已经成为我国的经济发展的支柱产业，但由于我国汽车产业起步较晚，大部分核心技术都由外国企业掌握，虽然国内近几年加大了技术研究的投入并取得了一定的成就，但与国外汽车产业发达国家相比还有很大差距。随着轮毂轴承技术的不断进步，轮毂轴承结构在不断创新，并不断地向着单元化、集成化、轻量化的方向发展。轮毂轴承承载能力和疲劳寿命是体现轮毂轴承性能的重要指标，针对此方面的研究方法主要有：理论经验计算法、实验法、数值模拟分析法，但传统实验法周期较长、花费大、实验结果离散度大，随着计算机技术的发展，CAD、CAE技术的应用，大大缩短了轮毂轴承的研发周期，降低了开发成本。轮毂轴承单元载荷分析是分析轮毂轴承其他性能的基础，是轮毂轴承性能分析的关键步奏，本文使用理论经验计算法结合数值模拟法，研究实际工况下轮毂轴承单元内部载荷的分布规律，研究轮毂轴承滚道与滚子之间的应力、应变情况，并计算此工况下轮毂轴承单元的疲劳寿命。本文的主要研究内容包括：　　1.建立轿车刚性稳态转弯模型，结合轿车的实际行驶路况，经分析得当轿车有较大侧向加速度是轮毂轴承单元的承载情况最具代表性，因此本文以某型号轿车为研究对象，选择轿车向右转弯的行驶工况，车身具有沿0.55g的侧向加速度，加速度方向为沿车身前进方向向左的方向，建立此工况下轮胎与地面的力学模型，计算结果显示此工况下轿车左前轮此时所受的轴向力和径向力更大，此时轮胎所受径向力为6228N，方向竖直向上，此时轮胎所受轴向力为3425N,方向为车身前进方向向左的方向。忽略其他非主要影响因素，即可认为此时轮胎所受地面作用力即为轮毂轴承单元所承受的外部载荷。　　2.本文研究的轮毂轴承单元型号为 DAC39680037JY，查询轮毂轴承单元结构设计文献，确定轮毂轴承单元内部结构参数之间的关系和位置关系，以 Hertz接触理论为理论基础，建立轮毂轴承内部载荷平衡方程，通过轮毂轴承外部载荷计算轮毂轴承内部各个钢球与内外圈的接触载荷，运用理论经验计算的方法研究轮毂轴承内部载荷的分布规律。　　3.建立轮毂轴承单元有限元模型，选择轿车车身侧向加速度为0.55g下的工况对轮毂轴承进行静力分析，观察轮毂轴承内部应力应变的分布情况，研究此种工况下轮毂轴承相对薄弱的部位，计算轮毂轴承疲劳寿命，同时以Lundberg-Palmgren寿命理论为理论基础，采用理论计算法计算轮毂轴承单元的疲劳寿命。最后将理论经验计算结果与模拟分析结果进行对比，验证彼此分析结果的准确性。　　本文通过理论经验计算方法和有限元数值模拟方法研究轮毂轴承，验证彼此的准确性，结合轿车的实际行驶路况，选择有车身侧向加速时轮毂轴承的工作工况，验证了车身侧向力对轮毂轴承单元疲劳寿命的影响，为轮毂轴承单元的研究提供了理论基础，同时为轮毂轴承单元的分析研究提供了新思路。
作者：	杨超营
专业：	车辆工程
导师：	吴跃成
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文