原文传递
第三代轮毂轴承单元温度场分析和寿命估算
| 论文题名： | 第三代轮毂轴承单元温度场分析和寿命估算 |
| 关键词： | 汽车轮毂轴承;温度场;有限元方法;疲劳寿命;耐久性 |
| 摘要： | 轮毂轴承单元作为汽车一个必不可少的零部件，为了能更好的配合汽车的发展进行了重大的改变。到如今，轮毂轴承单元的性能状态已然成为了足够影响汽车整体性能的一个关键因素。轮毂轴承在复杂工况下高速转动时，若产生的热量不能有效的分配，热量就会在轴承内部不断堆积，会出现轴承润滑状况恶化，导致轴承过早失效。所以对轮毂轴承单元进行摩擦功耗和温度场分析具有十分重要的意义，有助于合理设计并正确使用轴承，也可以用于轴承的故障和失效分析。此外，轮毂轴承装在车轮轮毂上，在汽车的行驶过程中，路面状况对轮毂轴承的影响很大。由于其使用工况的复杂性，基于试验载荷谱下的耐久性试验能够对其可靠性和质量做出评价，给出合理寿命预测。试验载荷谱的制定需根据车辆行驶的实际情况并结合车辆自身的特征。合理、有效的载荷谱是轮毂轴承耐久性模拟试验的一个关键。 本文主要针对家用轿车第三代轮毂轴承(即双列角接触球轴承与双列圆锥滚子轴承)，对其在不同的工况条件下进行温度场分析和基于载荷谱的寿命估算。论文中，首先基于Hertz接触理论和拟静力学方法分别对球轴承和滚子轴承进行受力分析，建立了完整的轴承外部的载荷变化和内部的变形因素力学平衡方程，为接下来的热分析和寿命估算提供分析基础，同时针对所建立的力学平衡方程进行数值方法求解和实例验证。其次，分析不同工况下（轴向载荷、径向载荷、轴承转速和转弯力矩）轴承摩擦功耗的变化，并基于传热学的理论，采用局部法对轴承内部的摩擦部位产生的功率损耗进行计算，运用ANSYS软件对轴承进行建模和具体的温度场分析，分别分析球轴承与滚子轴承内部的功率损耗及由功耗转化而成的热造成轴承升温的现象。然后，基于汽车类型和使用工况建立模拟试验载荷谱，分别计算每种工况下的疲劳寿命，最后进行综合疲劳寿命的计算。分析了预紧力、侧向加速度、受载偏心距和轮胎半径影响对轮毂轴承单元综合寿命的影响。最后，针对本文所建立的模型和计算结果进行耐久性考核和温升试验验证，证明论文所使用的方法是可行的，并且具有实际的参考价值。 本课题的研究结果可直接作为进行轿车轮毂轴承单元温度场分布和寿命计算的参考依据，使企业初步具备自主开发能力，为企业进入中高档轿车市场创造条件。 |
| 作者： | 牛辰 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 牛荣军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
