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基于弹流润滑理论的轮毂轴承力学性能及疲劳寿命研究
| 论文题名： | 基于弹流润滑理论的轮毂轴承力学性能及疲劳寿命研究 |
| 关键词： | 汽车传动系统;轮毂轴承;力学性能;疲劳寿命;弹流润滑理论 |
| 摘要： | 目前，第三代轮毂轴承被广泛应用于中高档乘用车和载重汽车上，由于其运行工况恶劣、结构新颖，对轮毂轴承的承载能力和疲劳寿命提出了更高的要求。同时，对于利用润滑油膜将滚动体和滚道隔开的滚动轴承，油膜厚度和油膜的切向摩擦力等对轮毂轴承力学性能和疲劳寿命都有着不可忽视的影响，应用弹流润滑理论可以有效的计算油膜厚度和油膜的切向摩擦力。因此，开展基于弹流润滑理论的汽车轮毂轴承力学性能和疲劳寿命研究，具有重要的理论和工程意义。 本文以第三代轮毂轴承为研究对象，推导了三力联合（径向、轴向载荷以及弯矩）和纯弯矩两种工况下滚动体与内、外滚道之间的接触载荷、变形，提出了更为准确的接触载荷分布的计算模型，得到了不同工况下轮毂轴承内部接触载荷和接触角的周向分布规律：轮毂轴承在两种工况下的内部载荷分布差别较小。在轮毂轴承内部载荷分布的基础上，考虑不同位置角的滚道和滚动体的接触疲劳，利用乘积定律进行统计处理，得到了第三代轮毂轴承疲劳寿命的修正L-P模型，分析了两种工况下弯矩对轴承寿命的影响。同时结合ISO281-2007寿命修正计算方法，针对润滑现象进行二次修正，得到了经过润滑修正的第三代轮毂轴承疲劳寿命模型和润滑对轴承寿命有一定的提高作用的结论。最后，利用旋转弯曲疲劳试验机进行了轮毂轴承的弯曲疲劳试验，对试验结果进行对比分析，由提出的疲劳寿命模型计算得到的理论值与试验值的误差在10％以内，验证了本文轴承寿命模型的正确性。 建立了第三代轮毂轴承单元的几何模型，利用ANSYS Workbench软件，考虑了不同位置角的接触压力和润滑脂的屈服剪切应力来设置有限元模型中的摩擦接触，进行了弯曲试验工况下轮毂轴承的有限元分析。基于有限元应力分析结果，采用Fatigue Tool模块进行了轮毂轴承疲劳寿命的仿真分析，确定了轮毂轴承单元容易发生疲劳失效的部位和最小寿命值。通过与上文试验结果的对比，误差在范围之内，验证了有限元模型和疲劳仿真分析结果的正确性。 最后，综合考虑了离心力、陀螺力矩和流体阻力等作用力，同时包括基于弹流润滑理论的切向油膜摩擦力，建立轮毂轴承的非线性拟动力学方程组，搭建了纯弯矩工况下的第三代轮毂轴承的拟动力学分析模型。对不同转速工况下的轮毂轴承进行数值计算，研究了滚动体与滚道间的法向接触载荷、接触角和油膜切向摩擦力等拟动力学参数，得到了转速对各拟动力学参数的影响规律。 |
| 作者： | 唐洁 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 林棻 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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