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。     

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。     

轿车轮毂轴承寿命的估算

以滚动轴承寿命理论为轿车轮毂轴承寿命计算的依据,通过建立轿车轮毂轴承力学模型,对轮毂轴承每列轴承轴向载荷和径向载荷进行求解,得出了轮毂轴承的额定动载荷和当量动载荷的一般计算方法,从而给出了轿车轮毂轴承耐久性寿命的估算方法。最后,用实例说明了轮毂轴承耐久性寿命估算的过程。     

轮毂轴承单元接触应力的数值计算与分析

导出了详细描述球轴承轮毂单元接触应力变化的3自由度数学模型,在此基础上以某第2代球轴承轮毂单元为例,采用DFP算法,完成了不同载荷作用下轮毂轴承单元接触应力的数值计算,并对接触应力计算结果和径向、轴向承载能力进行了分析和探讨,给出了载荷对接触应力的影响规律和有关建议。     

船用柴油机曲轴减震器过盈配合应力分析

以某柴油机曲轴减振器圆锥过盈配合连接为对象,基于弹性力学理论推导均布载荷作用下曲轴和主轮毂的应力计算公式。在建立曲轴和主轮毂圆锥过盈配合有限元模型基础上,利用ANSYS分析不同过盈量和转速载荷作用下曲轴和主轮毂接触表面应力分布规律。结果表明:理论计算和数值分析结果吻合较好,过盈量和转速载荷对主轮毂内孔表面等效应力和径向应力分布影响较大,在曲轴减振器圆锥过盈配合结构和装拆工艺设计中需综合考虑。     

无气轮胎几何非线性的有限元分析

为了获得无气轮胎在静态固定载荷下的材料与变形特性,利用有限元几何非线性理论对其进行了非线性大变形接触分析.建立了无气轮胎与硬路面的三维有限元模型,在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性及轮胎接触非线性,计算了无气轮胎在径向位移下的变形情况、应力分布和接地压力、径向刚度等.分析结果可作为无气轮胎的设计及优化依据.     

非驱动轮毂轴承单元法兰盘轴颈静强度计算及试验

针对轮毂单元静强度计算及试验验证问题,根据第三代非驱动轮毂轴承单元的受力情况,提供了一种用CAE仿真分析方法以外的简便数值分析计算方法,即在车辆受到侧向1.2 g的临界侧向加速度下,将轮毂轴承单元受到的外部径向力和轴向力,通过轮毂轴承单元内部受力分析,转化为轴承内部双列滚道的两个载荷中心的径向力和轴向力;并将轮毂轴承单元法兰盘内侧受力轴颈简化等效为实心悬臂梁的处理方法,来计算法兰盘轴颈静强度;并用侧向静强度试验方法,通过构建适当的试验方案,来验证轮毂轴承单元法兰盘静强度,为设计优化提供简便的分析验证方法。研究结果表明,该简化模型计算结果能够与侧向静强度试验结果保持一致,为笔者利用简化计算方法来简便快速地定量选取轴径和轴颈r角大小提供了可能;该方法计算简便有效,结果可靠。     

汽车车轮13°冲击试验的有限元模拟

为了减少车轮试验的测试次数,提高设计的效率,对车轮的冲击试验进行有限元模拟显得非常重要。依据轮毂的型号选用合适的轮胎,通过NX软件对轮毂、轮胎和冲击块进行三维建模,根据国家对冲击试验的标准,使用NX NASTRAN软件对模型施加了载荷和约束,对冲击试验的过程进行了有限元模拟,观察分析结果,找出冲击块下落过程中的最低位置即轮毂受到非线性应力最大的位置、轮毂受到应力集中的时间段和轮毂发生裂纹的危险区域,对轮毂的设计具有指导意义。     

汽车轮毂轴承滚子磨削粗糙度优化水平组合方案

载重汽车的非驱动轮一般采用圆锥滚子轮毂轴承（见图1）承受轴向载荷、径向载荷和联合载荷,它是汽车重要的行走机件。汽车轮毂轴承担负着降低底盘运转时的摩擦阻力,维持汽车正常行驶的重任。如果轮毂轴承精度达不到要求,可能会引起噪声、轴承发热等现象,其质量对整车质量有着重要影响。而圆锥滚子的粗糙度对轮毂轴承噪声、     

伪刚体柔体耦合的新式免充气轮胎刚度分析

针对一种新式伪刚性免充气轮胎的结构特点,建立了一种分析其径向刚度特性的伪刚体柔体耦合模型。将伪刚体理论得到的轮胎板簧位移方程和弹性力学得到的輮轮形变方程进行耦合,解得轮胎的下沉量与变形情况。结果表明：伪刚性免充气轮胎的下沉量与载荷成正比,其径向刚度比一般普通充气/非充气轮胎大,低车速时平顺性好,高车速时平顺性稍有欠缺。为验证所提模型,比较了同种边界条件下的有限元解,两者的结果很接近,且伪刚体柔体耦合模型计算时间较短。利用所提模型对伪刚性免充气轮胎的径向刚度进行优化,得到了所需的设计尺寸参数。     

子午线轮胎静态侧倾性能有限元分析及试验研究

采用三维非线性有限元分析方法,在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性以及轮胎接触非线性,计算了子午线轮胎195/60R14在不同角度侧倾接地时的变形情况,与试验结果进行了比较。分析了轮胎在静态不同角度侧倾接地状况下载荷-下沉量变化、接地区压力分布、接地区摩擦力分布、侧倾侧向力-侧倾角变化关系;采用连续加载-卸载方式,开展了轮胎侧倾接地试验,实时记录了轮胎受力与变形关系,采用压力敏感膜测量了轮胎侧倾接地时的接地区压力分布状况。结果表明,轮胎侧倾接地状况下的变形及接地区压力分布趋势的计算结果与试验测试结果一致。     

基于CAE的QX1060车轮结构性能分析

以轻型车QX1060铝合金车轮为研究对象,详细叙述了车轮的设计过程。首先确定了车轮零件的类型和相关基本参数,然后运用UG软件对车轮零件进行三维建模。在ANSYS软件中,利用92号单元建立其有限元模型,分别就车轮承受胎压载荷、径向载荷、周向载荷、侧向载荷的工况进行模拟计算,得出了不同工况下车轮的应力和变形的大小和分布。计算结果表明,对车轮的有限元仿真分析是实现其设计的有效手段。     

The effect of rubber contact on the fretting fatigue strength of railway wheel tire

The cause of the ICE train derailment, which occurred in 1998 at Eschede, was fatigue failure originating on the inside of the wheel tire. Rubber-sprung resilient wheels were used for the trailer cars. The wheel tire is mounted on the wheel disc. Thirty-four rubber pads were arranged between the wheel disc and the wheel tire. It was postulated that fretting fatigue between the rubber block and the inner side of the tire might have an influence on the initiation of the incipient crack. In order to clarify the influence of the rubber contact on the fatigue strength of the tire, fretting fatigue experiments under rubber contact conditions were performed. During the fundamental fretting fatigue test using bridge pads and small size carbon steel specimens, no typical fretting damage such as fretting wear and minute cracks were observed due to contact of the rubber. Stress conditions of the rubber-sprung wheel under vertical and lateral wheel loads were evaluated by a three-dimensional elastic stress analysis. Since the rubber is a super-elastic material, the Mooney-Rivlin model was used in the FEM calculation. It was found that the wheel tire is subjected to a cyclic stress during one revolution of the wheel and the maximum stress occurred at the center of the inner surface of the tire where the fatigue crack initiated. Fatigue strength of the wheel tire was determined by the rotating bending fatigue testing of specimens taken from the tire. It was found that the tire with an 862 mm diameter at a wheel load of 80 kN had a safety factor more than 3.5 from a fatigue limit diagram with a failure probability of 0.01. To confirm the fretting damage under the rubber contact and the result of the fatigue strength evaluation, fatigue tests of a full size wheel were made. After 20 million cycles at the wheel load of 280 kN, which was just below the endurance limit estimated by the endurance limit diagram, no fretting damage and no fatigue cracks were observed. The wheel was, however, fractured at 1.56 million cycles under the maximum load of 308 kN, which was just above the endurance limit. The estimation of the safety factor of 3.5 estimated from the endurance diagram was confirmed by the full size fatigue testing. It was concluded that there was no effect of fretting due to the rubber contact on the fatigue strength of the rubber-sprung single-ring railway wheel.     

一种新型安全车轮的非线性有限元分析

建立了新型安全车轮的几何模型,说明了车轮构成及基本原理。基于车轮的几何非线性、材料非线性及车轮与地面接触的非线性,建立了车轮的三维非线性有限元模型,用ANSYS软件的非线性分析技术对车轮进行了有限元分析。建模时充分考虑了橡胶材料的超弹性,材料模型采用Mooney-Rivlin橡胶材料。分析了车轮在静态接触、侧倾和侧偏受载3种工况下载荷与变形量的关系,并对车轮应力分布、轮胎接地印迹和接地压力进行了研究,为模拟与分析轮胎行驶性能和车轮的结构设计与优化提供了相关依据。     

滚动轮胎侧倾接地性能有限元分析

建立子午线轮胎滚动分析的三维有限元模型,在模型中充分考虑轮胎材料和结构的复杂性,轮胎与轮辋过盈配合以及轮胎与轮辋、地面的接触摩擦等状况,研究轮胎侧倾滚动状态下的速度和外倾角对轮胎变形、接地区应力和帘线的应力分布规律的影响.     

带束层对滚动轮胎纵滑特性影响的有限元分析

以子午线轮胎195/60R14为例,建立了轮胎在平面上滚动的三维非线性有限元模型。在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性以及轮胎接触非线性,计算了轮胎在滚动状态下带束层帘线角度对轮胎变形、接地区压力分布、摩擦力分布、带束层应力分布等滚动特性的影响,为轮胎结构设计、振动与噪声分析提供了依据。     

轮胎稳态运动学与六分力预报Ⅰ:理论与方法

提出一种新的轮胎运动学描述和六分力预报理论。滚动接触是汽车轮胎力学、轮轨动力学的核心问题,由于涉及刚体转动与有限变形,滚动接触运动学与动力学的描述与求解非常困难。用拉格朗日—欧拉混合描述法分析大变形滚动接触结构的速度场、加速度场和接触变形。以车轮定位角为卡尔丹角,用拉格朗日描述,得到了包含刚体转动和弹性变形的轮胎速度场。而接触区域的变形和受力用欧拉描述,通过欧拉网格和拉格朗日网格的信息传递,完成滚动结构动力学分析。所提出的理论可以退化到Fiala模型,并可以从理论上解释子午线轮胎的伪侧偏和伪侧倾现象。基于所建立的运动学理论和非线性有限元,建立轮胎六分力预报方法。针对某轿车子午线轮胎,分析轮胎接地面滑移速度、接地面积、接地压力、侧向剪力分布等随着侧偏角的变化规律,并研究该轮胎侧偏力和回正力矩随着胎面刚度和摩擦因数的参数敏感性。结果表明轮胎侧偏刚度和回正刚度主要受结构刚度控制,而峰值侧偏力和峰值回正力矩主要受摩擦因数控制。将利用所建立的方法和试验,探讨带束层结构对大规格子午线轮胎侧偏特性的影响规律,进一步验证所提出的理论和方法的正确性。所提出的理论和方法开辟了直接从轮胎设计预报轮胎六分力的新途径。     

滚动轮胎接地性能有限元分析

为深入理解轮胎滚动运动学机理，建立了轮胎在平面上滚动的三维非线性有限元模型。在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性以及轮胎接触非线性，计算了子午线轮胎195／60R14在不同速度滚动时的变形情况、接地区压力分布、摩擦力分布、带束层应力分布等滚动特性。重点对轮胎胎面的变形情况进行了分析，为轮胎结构设计、振动与噪声分析提供了依据。     

轮毂轴承耐久性试验方法若干问题的研究

针对轮毂轴承耐久性试验方法中的若干问题进行了研究,通过对轮毂轴承中心线和轮胎受力中心线的偏移量的研究,得出轮毂轴承模拟试验载荷加载位置的确定方法;针对轮毂轴承内圈或外圈旋转对轮毂轴承寿命影响的研究,得到轮毂轴承旋转方式在试验台上的实现方法;还对轮毂轴承失效的监控方法进行了讨论,提出耐久性试验中利用峭度值来判断轮毂轴承是否失效是有效实用的方法。     

谐波齿轮传动柔轮的应力和疲劳强度分析

柔轮的工作应力和寿命决定了整个谐波减速机的传动性能,对柔轮的应力和疲劳强度的研究,有利于提高谐波传动精度和柔轮使用寿命.从理论的角度计算了某型号谐波齿轮减速机的杯型柔轮空载下的应力峰值和负载时柔轮的疲劳安全系数,利用Inventor建模和ANSYS Worbench仿真软件验证了计算结果的可靠性,得到了柔轮最大等效应力...