三代轮毂轴承旋转弯曲疲劳仿真及试验研究
发布时间：2021-10-08 21:24
随着汽车制造业的换代升级,对轮毂轴承单元提出了长寿命、轻量化、高集成度等更高要求。这些都是对轮毂轴承性能,尤其是寿命的高要求,以期改善汽车行驶的稳定性和安全性。本文的研究对象是三代轮毂轴承,主要研究内容如下:对汽车轮胎进行受力分析,合理制定出两种状态下的载荷谱。对轴承轴向载荷和径向载荷进行分析,依据ISO16281修正Lundberg-Palmgren公式,求得额定动载荷,计算出两种状态下的轮毂轴承的理论寿命。建立三维模型,并适当简化。用无网格划分软件Mesh Free,进行静力学分析,初步得到形变量和应变位置。在ABAQUS的动力学模块中对有限元模型进行了材料参数、边界条件、网格划分等设置,得到了不同状态下轮毂轴承的应力应变云图。结果表明,最大接触应力位于滚动体与内外圈接触处。用n Code模拟出材料的S-N曲线,同时将载荷谱和有限元结果输入n Code。对轴承进行疲劳寿命预测,得到不同状态下轮毂轴承寿命和损伤云图,即数值仿真的轮毂轴承疲劳寿命。使用旋转弯曲疲劳试验机,按照所设计的试验方法,设置参数,进行实验,得到试验结果,与轮毂轴承数值仿真的寿命进行对比分析,试验结果与仿真结果误差...
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第一代轮毂轴承Fig1.1Firstgenerationwheelbearings
第2页上海应用技术大学硕士学位论文1.3国内外研究现状1.3.1轮毂轴承发展现状这对于汽车的整车行驶和安全至关重要[5]，汽车行驶过程中，一点小问题都有可能引发事故。轮毂轴承的良好性能表现也是评价汽车性能的重要指标[6]。汽车轮毂轴承和常用轴承一样，也是由内圈、外圈、滚动体和保持架构成。初代轮毂轴承如图1.1所示。特点是小巧，易生产，易安装[7]。图1.1第一代轮毂轴承Fig1.1Firstgenerationwheelbearings第二代轮毂轴承加了法兰盘，将套圈与悬架连接。不仅节省空间，更是便于安装[7]。如图1.2所示。图1.2第二代轮毂轴承Fig1.2Secondgenerationwheelbearings第三代轮毂轴凭借一体化结构，能够与制动盘、轮辋接合[7]，促进了密封技术和ABS的发展，如图1.3所示。
第4页上海应用技术大学硕士学位论文图1.4解决疲劳问题的策略Fig1.4Strategiesforsolvingfatigueproblems为了实现轴承的寿命预测和可靠性分析，国内外的相关学者进行了大量方法研究。邓士娟和谢磊等人使用支持向量机进行轴承寿命预测[18]，符赛等提出基于支持向量机的电磁继电器储存寿命预测方法[19]，黄海选择支持向量机对新能源汽车的动力电池预测寿命[20]，者娜等用KPCA和SVM理论对轴承剩余寿命进行预测[21]。崔建国对飞机尾翼运用灰色理论和试验预测寿命[22]。W.Ahmady提出利用回归模型来进行寿命预测[23]。N.Gebraeel等基于神经网络对轴承的振动进行预测，KashyzadehKazemReza等提出用人工神经网络对AISI1045钢材的寿命[24]，L.Ren等使用神经网络对轴承剩余使用寿命进行预测[25]。早在1995年徐人平等[26]，就对滚动轴承寿命的离散性和可靠性进行了研究，2017年北京交通大学的刘德昆[27]做了大量工作，就高速列车所使用的轴箱轴承进行进一步研究，尤其是就疲劳问题开展了相关测试，探究零件在使用中的可靠程度。近几年，对于轴承以外其他机械的寿命也进行了不少研究分析。如陈立春对颚式破碎机偏心轴寿命[28]，茹常乐等对地铁车辆转向架构架寿命[29]，李伟峰等对船舶柴油机活塞环[30]，陈昌对铁路信号设备都进行了可靠性分析和研究[31]。1.4轮毂轴承的失效研究1.4.1轮毂轴承失效原因润滑不良是轴承初期失效的一个重要原因。具体来说包括：润滑油脂选择不正确，润滑产品没有及时补充和加注，以及润滑方式不正确等。其次是疲劳破坏，过早损坏的情况中34%都是由此引发。轴承疲劳的主要原因有：运行时间较长，发生剥落、磨损等现象，轴承故障初期未进行查看和维修，或者维修不当等。第三是安装不当，大约占失效数量的16%。其有两种原因：首先
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双应力加速寿命试验的关节轴承寿命预测与可靠性分析[J]. 张亚涛,邱明,周大威,卢团良,庞晓旭. 润滑与密封. 2020(03)
[2]KPCA和改进SVM在滚动轴承剩余寿命预测中的应用研究[J]. 者娜,杨剑锋,刘文彬,陈良超. 机械设计与制造. 2019(11)
[3]铁路信号设备的可靠性分析[J]. 陈昌. 中国新通信. 2019(21)
[4]基于灰色神经网络的船舶柴油机活塞环退化可靠性研究[J]. 李伟峰,王磊. 自动化与仪器仪表. 2019(10)
[5]地铁车辆转向架构架的疲劳寿命及可靠性研究[J]. 茹常乐,王斌杰,孙守光,刘志明,李秋泽. 铁道车辆. 2019(07)
[6]滚动轴承接触疲劳失效的影响因素及其研究现状[J]. 郭浩,雷建中,扈林庄. 失效分析与预防. 2019(03)
[7]基于Weibull分布的恒加载试验置信样本量的可靠性优化设计[J]. 冯雪峰,唐家银,谭启涛. 机械强度. 2019(03)
[8]基于ABAQUS的局部缺陷滚子轴承动力学研究[J]. 冯乐,张婧,沈光飞,彭敬,费非. 机械设计与制造工程. 2018(10)
[9]基于NcodeDesignlife的高铁牵引电机轴承疲劳寿命预测[J]. 张珂,曹国晋,张长友,阎卫增. 热加工工艺. 2018(12)
[10]我国滚动轴承磨损失效分析现状及展望[J]. 王姗姗,郭浩,雷建中,张永振. 轴承. 2017(10)
博士论文
[1]高速列车轴箱轴承疲劳寿命及可靠性研究[D]. 刘德昆.北京交通大学 2017
硕士论文
[1]颚式破碎机偏心轴剩余寿命预测及其再役可靠性研究[D]. 陈立春.内蒙古工业大学 2019
[2]高铁轴承疲劳特性分析及可靠性寿命预测[D]. 曹国晋.上海应用技术大学 2018
[3]裂纹对汽车轮毂轴承影响的仿真及试验研究[D]. 马君达.河南科技大学 2017
[4]基于ABAQUS的圆柱滚子轴承动力学研究[D]. 冯乐.兰州理工大学 2017
[5]锂离子动力电池老化特性研究与循环寿命预测[D]. 黄海.山东大学 2016
[6]轮毂轴承结构改进设计与疲劳寿命分析[D]. 袁腾飞.重庆理工大学 2016
[7]汽车轮毂轴承疲劳寿命分析及结构优化设计[D]. 沈元杰.南京航空航天大学 2016
[8]铁道车辆车钩疲劳强度分析及试验台设计[D]. 方凯.西南交通大学 2015
[9]基于BP神经网络和SVM的信号分类方法的研究[D]. 李文婷.南京师范大学 2015
[10]车用轮毂轴承疲劳寿命分析[D]. 徐兴振.苏州大学 2014
本文编号：3424986
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第一代轮毂轴承Fig1.1Firstgenerationwheelbearings
第2页上海应用技术大学硕士学位论文1.3国内外研究现状1.3.1轮毂轴承发展现状这对于汽车的整车行驶和安全至关重要[5]，汽车行驶过程中，一点小问题都有可能引发事故。轮毂轴承的良好性能表现也是评价汽车性能的重要指标[6]。汽车轮毂轴承和常用轴承一样，也是由内圈、外圈、滚动体和保持架构成。初代轮毂轴承如图1.1所示。特点是小巧，易生产，易安装[7]。图1.1第一代轮毂轴承Fig1.1Firstgenerationwheelbearings第二代轮毂轴承加了法兰盘，将套圈与悬架连接。不仅节省空间，更是便于安装[7]。如图1.2所示。图1.2第二代轮毂轴承Fig1.2Secondgenerationwheelbearings第三代轮毂轴凭借一体化结构，能够与制动盘、轮辋接合[7]，促进了密封技术和ABS的发展，如图1.3所示。
第4页上海应用技术大学硕士学位论文图1.4解决疲劳问题的策略Fig1.4Strategiesforsolvingfatigueproblems为了实现轴承的寿命预测和可靠性分析，国内外的相关学者进行了大量方法研究。邓士娟和谢磊等人使用支持向量机进行轴承寿命预测[18]，符赛等提出基于支持向量机的电磁继电器储存寿命预测方法[19]，黄海选择支持向量机对新能源汽车的动力电池预测寿命[20]，者娜等用KPCA和SVM理论对轴承剩余寿命进行预测[21]。崔建国对飞机尾翼运用灰色理论和试验预测寿命[22]。W.Ahmady提出利用回归模型来进行寿命预测[23]。N.Gebraeel等基于神经网络对轴承的振动进行预测，KashyzadehKazemReza等提出用人工神经网络对AISI1045钢材的寿命[24]，L.Ren等使用神经网络对轴承剩余使用寿命进行预测[25]。早在1995年徐人平等[26]，就对滚动轴承寿命的离散性和可靠性进行了研究，2017年北京交通大学的刘德昆[27]做了大量工作，就高速列车所使用的轴箱轴承进行进一步研究，尤其是就疲劳问题开展了相关测试，探究零件在使用中的可靠程度。近几年，对于轴承以外其他机械的寿命也进行了不少研究分析。如陈立春对颚式破碎机偏心轴寿命[28]，茹常乐等对地铁车辆转向架构架寿命[29]，李伟峰等对船舶柴油机活塞环[30]，陈昌对铁路信号设备都进行了可靠性分析和研究[31]。1.4轮毂轴承的失效研究1.4.1轮毂轴承失效原因润滑不良是轴承初期失效的一个重要原因。具体来说包括：润滑油脂选择不正确，润滑产品没有及时补充和加注，以及润滑方式不正确等。其次是疲劳破坏，过早损坏的情况中34%都是由此引发。轴承疲劳的主要原因有：运行时间较长，发生剥落、磨损等现象，轴承故障初期未进行查看和维修，或者维修不当等。第三是安装不当，大约占失效数量的16%。其有两种原因：首先
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双应力加速寿命试验的关节轴承寿命预测与可靠性分析[J]. 张亚涛,邱明,周大威,卢团良,庞晓旭. 润滑与密封. 2020(03)
[2]KPCA和改进SVM在滚动轴承剩余寿命预测中的应用研究[J]. 者娜,杨剑锋,刘文彬,陈良超. 机械设计与制造. 2019(11)
[3]铁路信号设备的可靠性分析[J]. 陈昌. 中国新通信. 2019(21)
[4]基于灰色神经网络的船舶柴油机活塞环退化可靠性研究[J]. 李伟峰,王磊. 自动化与仪器仪表. 2019(10)
[5]地铁车辆转向架构架的疲劳寿命及可靠性研究[J]. 茹常乐,王斌杰,孙守光,刘志明,李秋泽. 铁道车辆. 2019(07)
[6]滚动轴承接触疲劳失效的影响因素及其研究现状[J]. 郭浩,雷建中,扈林庄. 失效分析与预防. 2019(03)
[7]基于Weibull分布的恒加载试验置信样本量的可靠性优化设计[J]. 冯雪峰,唐家银,谭启涛. 机械强度. 2019(03)
[8]基于ABAQUS的局部缺陷滚子轴承动力学研究[J]. 冯乐,张婧,沈光飞,彭敬,费非. 机械设计与制造工程. 2018(10)
[9]基于NcodeDesignlife的高铁牵引电机轴承疲劳寿命预测[J]. 张珂,曹国晋,张长友,阎卫增. 热加工工艺. 2018(12)
[10]我国滚动轴承磨损失效分析现状及展望[J]. 王姗姗,郭浩,雷建中,张永振. 轴承. 2017(10)
博士论文
[1]高速列车轴箱轴承疲劳寿命及可靠性研究[D]. 刘德昆.北京交通大学 2017
硕士论文
[1]颚式破碎机偏心轴剩余寿命预测及其再役可靠性研究[D]. 陈立春.内蒙古工业大学 2019
[2]高铁轴承疲劳特性分析及可靠性寿命预测[D]. 曹国晋.上海应用技术大学 2018
[3]裂纹对汽车轮毂轴承影响的仿真及试验研究[D]. 马君达.河南科技大学 2017
[4]基于ABAQUS的圆柱滚子轴承动力学研究[D]. 冯乐.兰州理工大学 2017
[5]锂离子动力电池老化特性研究与循环寿命预测[D]. 黄海.山东大学 2016
[6]轮毂轴承结构改进设计与疲劳寿命分析[D]. 袁腾飞.重庆理工大学 2016
[7]汽车轮毂轴承疲劳寿命分析及结构优化设计[D]. 沈元杰.南京航空航天大学 2016
[8]铁道车辆车钩疲劳强度分析及试验台设计[D]. 方凯.西南交通大学 2015
[9]基于BP神经网络和SVM的信号分类方法的研究[D]. 李文婷.南京师范大学 2015
[10]车用轮毂轴承疲劳寿命分析[D]. 徐兴振.苏州大学 2014
本文编号：3424986
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