轿车轮毂轴承力学性能分析

针对轮毂轴承开展合理精确的有限元分析,对轮毂轴承的开发具有重要意义。以某型轿车第三代驱动轮轮毂轴承单元作为研究对象,采用Hypermesh建立与轮毂轴承转弯工况相等效的有限元模型,导入ANSYS求解分析轮毂轴承单元的力学性能。将力矩刚性仿真结果与试验结果进行比对,误差控制在8%以内,二者具有较好的一致性,验证了有限元模型的正确性。仿真结果表明,轮毂轴承单元的刚度与外加载荷基本成线性关系;在极限转弯工况下,轮毂轴承所受最大等效应力位于滚子与法兰的接触部位,但未超过材料的强度极限,因此符合安全需要。该研究为轮毂轴承的开发及优化设计提供了参考依据。     

轮毂壳体及外圈柔性对轮毂轴承性能的影响

以某商用车轮毂轴承为例,基于前处理软件Hypermesh对轮毂壳体三维模型进行网格划分,并导入Romax软件进行有限元缩聚计算轮毂壳体的刚度矩阵,分析了轮毂壳体及外圈柔性对轮毂轴承变形、滚道接触应力及轴承寿命的影响,结果表明：考虑轮毂壳体及外圈柔性时轴承会产生偏斜,对滚道接触应力及轴承寿命产生一定影响,轮毂轴承综合寿命降低,更贴近实际工况。     

低速工况下航空发动机轴承腔壁面油膜运动分析

航空发动机轴承腔壁面油膜运动特性的研究对于轴承腔散热设计起着非常重要的作用。笔者针对轴承腔低速工况,结合国外已有试验工作,提出描述油膜速度和油膜厚度的分析方法,并进行若干工况条件的分析。研究结果表明,在低速条件下,油膜厚度和油膜平均速度均自轴承腔排气口到排油口逐渐增大且和滑油供油量成正比,重力和油膜/空气界面剪切力的共同作用使得油膜在排油口两侧流动方向相反且数值上有差异。理论分析与试验工作的比较表明,笔者提出的低速工况下轴承腔壁面油膜分析方法是可行的,分析工作对于揭示轴承腔壁面油膜运动机理、进行轴承腔润滑设计和传热分析,都是有工程应用价值的。     

基于ABAQUS的汽车轮毂轴承套圈早期裂纹动力学分析

基于ABAQUS/Explicit建立含表面裂纹的汽车轮毂轴承多体动力接触有限元模型,进行动力学仿真,分析正常轴承的应力及振动加速度的变化,并与不同载荷作用下含裂纹轴承的应力及振动加速度的变化进行对比。结果表明:含裂纹轴承裂纹处接触应力比正常轴承大,在较大载荷作用下,裂纹处单元应力在超越屈服应力之后出现不可恢复的塑性变形;在10 kN载荷时,振动加速度基本上不受裂纹影响,随载荷增大,振动加速度波动范围随之增大,在270 kN载荷作用下,裂纹轴承振动加速度比正常轴承大4~6倍。     

轴承摩擦力矩特性试验台的研制

为测试工作在高温、低温及高速等苛刻条件下滚动轴承的摩擦力矩/速度特性,研制了轴承摩擦力矩特性试验台。介绍了试验台的技术方案,并模拟轴承的载荷、转速、温度、润滑等工况条件,测试了轴承的摩擦力矩特性,为轴承的摩擦力矩特性分析提供准确的试验数据。     

轿车轮毂轴承外部载荷计算方法及其特性

采用基于轿车线性化刚体运动的稳态转弯模型对轮毂轴承外部载荷进行推导计算,进而对轴承外部载荷的特性进行了分析。结果表明,轮毂轴承径向外部载荷与轿车侧向加速度呈线性关系,轴向外部载荷与侧向加速度呈二次非线性关系。在绝大部分行驶里程范围内,轮毂轴承轴向外部载荷对侧向加速度的绝对变化率恒大于径向外部载荷对侧向加速度的绝对变化率。侧向加速度显著影响轮毂轴承外部载荷,其对轴向外部载荷的影响显著程度高于径向外部载荷。     

硬度对螺旋槽水润滑橡胶推力轴承摩擦磨损性能影响的实验研究*

水润滑橡胶推力轴承是船舶推进系统中提供轴向支撑力的重要零部件,其摩擦磨损特性严重影响船舶推进工作性能。开展螺旋槽水润滑橡胶推力轴承实验,测试2种橡胶硬度推力轴承在不同工况下的摩擦力,以及高速重载工况下实验前后橡胶层的表面形貌,分析转速、载荷、旋转方向、橡胶层硬度对摩擦因数的影响,以及推力轴承的主要磨损形式。结果表明:相同载荷下,随着转速的增加,2种硬度推力轴承的摩擦因数呈显著下降趋势,摩擦因数下降幅值最大达到了0.51;在高速时,载荷对摩擦因数的影响不显著;高硬度推力轴承在低速时摩擦性能表现更优,而低硬度推力轴承在高速重载条件下不易发生黏着磨损,因此,建议在低速重载条件下使用高硬度橡胶推力轴承,而高速重载条件下使用较低硬度的推力轴承。     

轿车轮毂双列圆锥滚子轴承工作游隙的计算

依据轿车轮毂双列圆锥滚子轴承实际的装配条件及工况条件,考虑装配过盈量、工作温度及轴向预紧力等对轴承内部游隙的影响,分析并完善了受力套圈的基本位移方程,给出了实际工况下轿车轮毂双列圆锥滚子轴承内部工作游隙的理论计算方法。     

基于EXCEL的汽车轮毂轴承寿命计算方法

为评估汽车轮毂轴承的可靠性,通过建立轮毂轴承力学模型,分析轮毂轴承受到的径向载荷、轴向载荷以及当量载荷,计算多工况载荷谱下的轮毂轴承额定寿命。编制轮毂轴承寿命计算EXCEL程式,在EXCEL软件中实现了轮毂轴承寿命的自动计算,为整车设计人员选配轮毂轴承提供理论依据。     

风电机组轮毂螺栓连接建模与接触强度分析

高强度螺栓是大型风电机组中重要的连接件。针对其接触强度分析,以某MW级风电机组中轮毂法兰与变桨轴承及主轴法兰螺栓连接为研究对象,基于VDI2230螺栓连接设计准则,首先建立了螺栓螺旋副接触刚度数学模型,提出采用等效梁模拟螺栓连接,并对轮毂螺栓连接进行有限元建模。在预紧力作用和极限工况下,分别对轮毂螺栓连接的接触强度进行了计算。结果表明,等效梁可准确模拟螺旋副接触力的传递;且在极限工况下,轮毂螺栓连接不会发生屈服破坏。提出的螺栓连接模型为螺栓接触强度分析提供了一种较为高效、准确的建模方法。     

汽车轮毂轴承单元试验机

轮毂是连接车轮和车轴的部分,是轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件,担负着承载车重、传递动力、轮胎散热等功能,而且作为一个旋转运动部件,轮毂在具有一定的刚度前提下,必须符合轻质、耐疲劳、动平衡等条件。轮毂加载试验机通过对轮毂内部轴承的轴向双向加载和径向单向加载,模拟轮毂在工作中的实际工况,并且对试验轴承温度、加速度、转速、时间等数据进行自动测量、记录及处理。     

铆接过程中进给速度对轮毂轴承性能的影响

第三代轮毂轴承单元在加工过程中普遍使用铆接加工方法,铆接时的进给速度会对轮毂轴承的性能带来很大影响。通过试验方法测得不同的进给速度下铆接对芯轴的塑性变形而产生的应变,计算出因为变形而引起的卡紧力大小和内圈的压缩量,再利用ANSYS Workbench进行有限元仿真,分析由于变形对轮毂轴承性能的影响,从而可以得到合适的进给速度,为加工过程中控制铆头的进给速度提供参考。     

高速动车组振动传递及频率分布规律

运行速度提高后,列车对轮轨激扰的敏感性增强,轮轨激扰频率范围进一步增大,深入研究高速动车组振动及传递规律对全面认识车辆系统振动特性具有重要意义。在车辆上布置加速度和空气压力传感器,获得了武广客运专线高速动车组车辆轴箱、构架以及车体振动加速度和隧道通过车体表面气压变化,给出振动加速度功率谱密度计算方法;对照列车运行速度图,分析典型工况如高速直线、低速直线、道岔通过以及气动压力等工况下,列车系统关键部件振动加速度峰值、幅值、主振频率以及振动频率变化、能量衰减和传递规律;在引入加速度谱的基础上,给出了测试里程内系统振动频次和振动幅值之间对应关系。研究结果表明,与列车运行速度和车轮半径对应的轮轴转动频率在轮对、构架和车体振动中均有明显体现;列车运行速度越高系统振动加速度峰值越大,道岔通过可激起车辆系统振动幅值更大的振动,隧道通过气压变化对车体振动有明显影响;高速列车轮轴系统主振频率一般为400～600 Hz,构架为0～50 Hz、车体主要为0～2 Hz;从轮轴、构架到车体这一振动传递过程中,车辆系统加速度谱密度和幅值一般呈两个和一个数量级衰减趋势。     

重卡轮毂轴承接触应力分析及寿命预估

以圆锥滚子轴承为研究对象,利用ABAQUS建立其有限元模型,在径向、轴向载荷及预紧力的作用下,分析内外圈滚道的接触应力变化情况。结果表明:内外圈滚道的最大接触应力都发生在距离滚子大端约3 mm处,内滚道的最大接触应力大于外滚道的最大接触应力。利用Romax软件建立轮毂系统的刚性模型,根据不同工况的使用率和转速,设置相应的加载时间及功率载荷,研究轮毂轴承寿命及损伤率随温度的变化规律。通过对轮毂轴承接触应力分析及寿命预估,得出内圈与滚动体的接触处是轴承最容易损坏的部位,33213和33118轴承在100℃以下的环境中能够安全工作。     

高速气浮静压轴承节流孔孔径的设计

在分析一类高速气浮轴承工作原理的基础上,建立其轴径轴承的静态承载力模型,并据此分析出轴承间隙中气体流量、压强与节流孔孔径间的相互关系,以及在低速运转下受离心力作用的轴径中心运动轨迹.最后,通过模拟仿真并考虑实际工况给出了轴承间隙和节流孔孔径两个关键尺寸.此举为高速气浮轴承的国产化奠定了一个良好的基础.     

考虑重合度的电动车差减齿轮传动啮合性能分析优化

针对某电动车差减齿轮传动振动大、噪声高等关键问题,建立差减齿轮传动系统动态啮合分析模型,对额定工况与最大转矩工况齿轮副啮合特性进行分析计算,研究了轴向重合度对系统动态响应的影响规律,提出传动系统宏观参数优化方案。研究结果表明,随着轴向重合度的增加,各工况下差减速器关键轴承高速级左右轴承处结构噪声呈现波浪式递减趋势,且在轴向重合度为整数1、2时,系统结构噪声处于波谷位置;差减齿轮传动系统的优化方案使得高速级轴承各方向振动加速度均有所降低,各轴承位置结构噪声降低明显。     

磁流体轴承的磁场与润滑特性分析研究

针对电机轴承高速化载荷高的需求以及磁流体轴承具有的自润滑密封、可靠性高、高速、低摩擦润滑等一系列优点,对磁流体轴承在不同条件下的性能开展了研究。首先从理论上推导了磁流体粘度的相关公式,通过采用Matlab软件在外加磁场的条件下,对磁流体的粘度进行了修正,并给出了磁流体轴承润滑的粘温、粘压特性。其次,采用有限元分析方法设计了外加磁场,并对轴承内部的磁场分布进行了分析。研究结果表明,在外加磁场的作用下,磁流体轴承润滑的粘度发生变化,同时,相较于传统普通轴承,磁流体轴承的承载能力得到提高,能在高温、高速的工况下工作。     

尺寸相互差对配对轴承动态特性影响分析

角接触球轴承在配对过程中,对于各项尺寸数据要求极其严格,如果要实现万能组配,不仅在生产工序、加工工序及装配工序有高精度要求,两两轴承之间的尺寸相互差也是重要影响因素。针对轴承配对成功率低、尺寸相互差不可避免这一问题,通过建立背对背(DB)组配的角接触球轴承模型,利用ANSYS/LS-DYNA软件研究配对轴承理想情况、具有尺寸相互差和不同过盈量时3种工况下轴承的动态接触特性,得到两轴承的应力特性、位移特性、速度特性及加速度特性曲线,之后使用Romax Designer软件对配对轴承进行载荷分布及寿命分析,参数化尺寸相互差对配对轴承动态特性的影响可以为轴承配对提供合理的参考。     

轿车轮毂轴承轴向载荷特性分析

针对轿车实际行驶工况,基于静力学分析方法,建立了简化的轿车行驶单轨模型,并以某型轿车为例,对轿车轮毂轴承轴向载荷特性进行了计算与分析。结果表明:前、后轮轮毂轴承轴向载荷随轿车行驶速度和前轮转向角变化明显,且其差值随汽车驱动方式略有变化。     

基于ROMAXDESIGNER的第3代轮毂轴承单元寿命计算分析

利用ROMAXDESIGNER建立轮毂轴承模型,根据路试试验载荷谱对第3代轮毂轴承进行寿命分析。针对载荷谱中对轴承寿命影响较大的工况进行分析,得出轴承接触载荷及应力的分布。并仿真分析轴承预紧对轴承寿命的影响,得出轴承最佳游隙。