汽车驱动桥主减速器圆锥滚动轴承工作性能研究

发布时间：2020-04-05 20:33

【摘要】：驱动桥是汽车重要的组成部件之一，在汽车传动系统中有着重要的作用。圆锥滚动轴承是汽车驱动桥主减速器的关键零件，其精度、振动和可靠性等指标对驱动桥的性能和寿命起着决定性的作用。驱动桥主减速器工作时，圆锥滚动轴承由于承受载荷较大、转速较高，常使滚动轴承出现打滑、歪斜、滚动体与滚道及挡边之间发生剧烈摩擦的现象，从而导致轴承过早的失效，成为影响驱动桥主减速器工作可靠性的主要原因之一。因此，研究汽车驱动桥主减速器圆锥滚动轴承的工作性能对提高汽车驱动桥可靠性有十分重要的意义。本文以重型汽车驱动桥主减速器圆锥滚动轴承为研究对象，通过对圆锥滚动轴承内部载荷分布、润滑油膜、疲劳寿命等工作性能的研究，为驱动桥主减速器的设计、制造提供理论指导。本文通过分析汽车驱动桥主减速器总成结构，建立了主减速器主动锥齿轮轴系力学模型，考虑了三轴承支承系统的静不定因素，对主减速器主动锥齿轮轴系的三个支承轴承的承载情况进行分析。根据圆锥滚动轴承零部件的空间相对运动关系，利用滚动轴承运动学关系和赫兹理论，并考虑惯性载荷、陀螺力矩和轴承偏斜等因素影响，研究建立了更为科学的圆锥滚动轴承力学模型，采用牛顿-拉夫逊迭代方法求解了滚动轴承力学平衡方程组。研究了安装预紧，径向、轴向和力矩的联合载荷作用下对滚动体受载和沿滚动体母线上载荷分布的影响规律，并进行了数值分析。为使分析更符合驱动桥主减速器圆锥滚动轴承的工作状态，在上述工作的基础上，研究了润滑对驱动桥主减速器圆锥滚动轴承的影响，建立了考虑滚动体与滚道接触表面粗糙度的等温稳态弹性流体动力润滑模型，并采用复合迭代法对模型方程组进行了计算求解。分析了接触表面粗糙度幅值、波长和纹理方向对油膜形状的影响，并分析了不同预紧量对接触表面摩擦系数的影响。提出把润滑油膜和表面粗糙度以摩擦系数方程的方式体现在有限元软件分析中的方法，对圆锥滚动轴承内部各零件进行了有限元分析,并对各种载荷条件下轴承滚动体与内外滚道之间的接触应力曲线进行了分析讨论。根据Lundberg-Palmgren寿命理论建立了按滚动体母线载荷分布的疲劳寿命预测模型，分析了汽车驱动桥主减速器圆锥滚动轴承的疲劳寿命，并应用有限元疲劳分析软件对轴承的寿命进行了计算，同时对两种计算结果进行了对比。在此基础上，用驱动桥总成台架试验，进行了实验验证，研究表明，本文预测滚动轴承疲劳寿命的方法合理，能够很好的为汽车驱动桥的研究设计提供理论依据。研究开发了汽车驱动桥主减速器圆锥滚动轴承工作性能分析软件，考虑滚动体接触应力不均匀分布的特点和圆锥滚动轴承滚动体与内外滚道之间弹性流体润滑，依据计算机数值模拟仿真，能够准确的预测汽车驱动桥主减速器圆锥滚动轴承的疲劳寿命。本文的工作为预测驱动桥的可靠性提供了理论依据，将为以后的驱动桥主减速器圆锥滚动轴承的工作性能研究提供有益的借鉴。
【图文】：

主减速器,驱动桥,滚动轴承,圆锥

吉林大学博士学位论文14式支承，如图2.1所示。图 2.1 驱动桥主减速器简图从文献[92]可知，，驱动桥主减速器工作时，圆锥滚动轴承在齿轮轴正常旋转或反拖运转两种工况下工作，位于中间位置的圆锥滚动轴承（图2.1注释4）承受的载荷和损伤率都远远高于另一个圆锥滚动轴承（图2.1注释5）。因此，根据中间圆锥滚动轴承易损坏的实际情况，本文对其进行深入研究。2.2 主减速器主动锥齿轮轴系的力学分析2.2.1 主动锥齿轮轴的受力分析在主减速器主动锥齿轮轴系中，圆锥滚动轴承所承受的载荷与主动锥齿轮所承受的交变载荷相关,分析轴承的支承载荷，需要先求解出作用在主动锥齿轮上的轴向力、径向力和切向力。1．圆柱滚动轴承2．主动锥齿轮3．圆锥滚动轴承

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24图 2.6 欧拉角示意图欧拉角三次顺序转换如图2.6所示，初始时固定在刚体上的动坐标系与空间坐标系（ x , y,z）重合, 然后绕 z 轴旋转角度，记过渡坐标系为（ ξ , η, ），N 点位于ξ 轴上，如图2.6（a）所示。这时固定在刚体上的坐标系绕ξ 轴旋转角度θ ，记过度坐标系为（ ξ ′, η′, ′），M 点位于η′轴上，如图2.6（b）所示。最后坐标系绕 ′轴旋转角度ψ
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH133.33;U463.212

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