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重型卡车轮毂轴承中滚子的对数曲线凸度优化设计
| 论文题名： | 重型卡车轮毂轴承中滚子的对数曲线凸度优化设计 |
| 关键词： | 轮毂轴承;优化设计;接触应力;偏载效应 |
| 摘要： | 随着现代工业的高速发展，轴承被运用到各类机械设备中，它的使用寿命对机械设备正常工作起着至关重要的作用。当滚子与滚道接触时，滚动体两端不可避免的存在边界应力集中现象，即所谓的“边缘效应”，所以需要引入凸度设计来克服“边缘效应”。圆锥滚子轴承33022是常用的重卡轴承，由于其所受载荷较大，工况条件较差，轴承工作表面的边缘应力集中更明显，本文通过优化滚子凸度，以达到减小应力集中现象，从而提高该轴承使用寿命。 (1)研究了额定载荷时对称凸型的最优凸度。轴承凸度设计工作包括凸型的选择和凸度量的设计两个方面。本文采用了Hiroki Fujiwara、Tatsuo Kawase提出的对数曲线凸型设计方法进行研究，根据轴承33022具体尺寸，利用有限元建立了内、外滚道为直线，滚子为对数曲线二维接触力学模型，计算了不同凸度量下圆锥滚子轴承内滚道所受的接触应力。在额定动载荷300KN下，通过优化参数，得到k1=1.2、k2=0.5、Zm=0.007mm时，内滚道受到的最大接触应力最小，所对应的凸度为最优凸度。 (2)研究了额定载荷时不对称凸型的最优凸度。由于轴承安装角及滚子带有锥度会使该轴承受到“偏载效应”。本文提出了滚子凸度量不对称设计方案，对滚子重载端设计凸度量较大，对滚子轻载端设计凸度量较小，利用有限元计算得到不同凸度量差值下的接触应力分布，得到k1=1.2、k2=0.5、Zm=0.009-0.006mm时，最大接触应力和接触应力差值P较小，在减小“偏载效应”方面有显著效果，所对应的凸度为最优凸度。 (3)研究了不同载荷时不对称凸型的最优凸度。由于轴承33022在不同工况下所受的载荷不同，分别对Fr=0.15Cr、Fr=0.20Cr、Fr=0.25Cr、Fr=0.30Cr、Fr=0.35 Cr时，利用有限元计算得到不同凸度量差值下的接触应力分布，得到了不同载荷下对应的凸度最优设计方案。 |
| 作者： | 冯浩原 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 剡昌锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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