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原文传递列车轴箱轴承的可靠性稳健设计

论文题名：	列车轴箱轴承的可靠性稳健设计
关键词：	铁路列车;轴箱轴承;可靠性;稳健设计;神经网络;过盈接触
摘要：	高速铁路拥有诸多极为显著的优势，如安全性高、行车速度高、能耗低、环境污染轻、舒适性高等，它对全球经济的快速发展起到十分重要的作用。而列车作为铁路的技术核心，综合集成了机械、材料、计算机等诸多现代科学技术。轴承作为列车关键部件之一，同样起到相当重要的作用。在列车运行过程中，轴箱轴承的内圈与轴通过一定量的过盈配合形式，用以传递扭矩，轴承内圈随轴旋转，承受循环载荷，轴承外圈与轴箱固定，并不旋转，而且承受局部载荷。轴承涉及了接触问题，因此分析较为复杂。由于轴承特有的接触形式，在受载后的高应力区，轴承结构易于产生应力集中过大的现象，同时产生裂纹甚至发生破坏。轴承的可靠性可直接影响到整个列车的正常运转，甚至影响到整车的安全，因此，研究并分析轴承中某些设计参数对轴承可靠度的影响，为列车关键部件的可靠性研究提供了较为系统的理论和方法。　　本文在大量吸收国内外有关结构可靠性设计与可靠性稳健设计的研究基础之上，对轴承的结构可靠性及可靠性灵敏度问题进行了分析研究。主要分析的内容有:首先，进行轴承内圈与轴的过盈接触分析，并对轴承内圈进行强度分析，以确保轴承与轴的良好装配状态。其次，建立列车轴承的参数化模型，设定轴承上相应的结构参数，并根据轴承实际所受载荷工况的要求，结合非线性接触理论，利用有限元法分析了轴承结构中滚子与内、外圈接触处的应力大小与接触情况，得到应力分布状况，确定轴承在载荷作用下的危险部位的应力值，并对轴承在静载荷下进行强度分析。再次，通过iSIGHT试验设计和人工神经网络方法(BP网络)，拟合出轴承危险部位最大应力与结构参数的函数关系，对轴承进行了可靠性设计。结合神经网络技术以及可靠性灵敏度方法，得出各参数对轴承结构可靠度的敏感程度。最后，以轻量化为原则，对轴承的结构进行了可靠性稳健设计，建立轴承质量与结构参数的函数关系，使其在满足可靠度的前提下，对结构参数变化的灵敏度降到最低，并得到了优化后的参数尺寸及可靠度，从而提高了轴承的稳健性。　　通过本文的研究，总结出用于轴承的可靠性稳健设计方法，确保轴承以一定的可靠度正常运行，并且结构中的参数变化对可靠度的影响达到最低，减少列车修理中的材料消耗，并降低了列车出现故障的频次，更好的保证了列车的安全运行。本文分析得到的研究结果为轴承的设计提供了重要的依据，也同时具有重要的实际应用价值。
作者：	邢喆
专业：	机械设计及理论
导师：	张义民
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东北大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文