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裂纹对汽车轮毂轴承影响的仿真及试验研究
| 论文题名： | 裂纹对汽车轮毂轴承影响的仿真及试验研究 |
| 关键词： | 汽车轮毂轴承;裂纹特征;故障诊断;小波包数据处理;有限元仿真 |
| 摘要： | 轮毂轴承是车辆的重要支承，具有接触面积小、应力相对集中等特点。一旦轮毂轴承出现故障，将影响到汽车的安全性和舒适性，表面裂纹作为轴承出现故障的重要原因，有很大的研究价值。本文以某车辆后桥轮毂轴承32218为研究对象，在不同工况条件下，通过有限元仿真探究早期裂纹的故障机理，并通过试验提取裂纹故障特征，为研究轴承的早期故障诊断提供理论基础，具有重大意义。 本文首先介绍了有限元的接触问题，并对轴承进行了力学计算分析，然后根据轴承的测量参数，在合理的假设条件下建立了轴承的有限元模型，通过有限元计算确定了模型的正确性，在静态下获得了轴承在裂纹处的应力特点和沿裂纹切面轴承单元的应力分布情况，以此推断出轴承裂纹处易出现故障的原因。 基于ABAQUS/Explicit显式动力学，对裂纹轴承进行了有限元动力学分析，首先分析了运动状态下轴承的瞬时应力情况，然后分析了转速不变载荷增加和载荷不变转速增加两种情况下，裂纹处单元应力的变化和裂纹对轴承加速度的影响，得到了载荷和转速影响轴承性能的原因，为试验情况下研究裂纹打下理论基础。 搭建了轴承综合性能智能测试试验台，并完善了振动和声发射数据采集系统，确定了轴承裂纹类型、试验载荷和转速，设计并最终完成3因素3水平的正交试验，确定了因子对轴承性能的影响程度从大到小依次是：轴承转速、裂纹方向、轴承载荷。 通过分析信号在时域、频域以及时频域上的处理方法和这些方法的优缺点，找出了最适合本次试验分析的信号处理方法—小波包分析法，以获得最为需要的特征信息。通过对振动和声发射信号的小波包分析，并利用正交试验法得出裂纹的最佳振动特征频段为：2.73kHz—3.12 kHz，最佳声发射特征频段为：93.78 kHz—109.41 kHz，这些频段与轴承裂纹的出现及变化都有很大的关联度，且不受其他外部因素的干扰。 本论文以有限元仿真获得轴承早期裂纹故障机理，为之后研究裂纹扩展和故障分析提供理论基础；以正交试验研究及小波包数据处理方法获得轴承裂纹特征频段，为下一步进行的数据融合及智能识别轴承早期故障提供最为有效的特征来源，具有一定的实际应用价值。 |
| 作者： | 马君达 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 颉潭成;孙立明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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