微型汽車半軸支承軸承性能優(yōu)化及相關(guān)理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)汽車保有量不斷增加，由于使用汽車而導(dǎo)致的燃油消耗量也在逐年增長(zhǎng)。汽車燃油的大量消耗造成的最直接后果就是尾氣排放量的急劇增加，造成了巨大的環(huán)境污染。為積極應(yīng)對(duì)形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻的環(huán)保問(wèn)題，與汽車行業(yè)相關(guān)的各種法律法規(guī)也正在變的越來(lái)越嚴(yán)格。提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性，減少汽車產(chǎn)品使用過(guò)程中的環(huán)境污染，已經(jīng)成為所有汽車企業(yè)面臨的一項(xiàng)重大課題。
　　由于傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)狀況對(duì)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性具有較大影響，因此提高汽車傳動(dòng)系統(tǒng)

2、的傳動(dòng)效率對(duì)于改善汽車燃料經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。為了有針對(duì)性地開展傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化工作，本文設(shè)計(jì)了一種適用于前置后驅(qū)車型的傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部阻力分配測(cè)試方法，利用該方法對(duì)幾款國(guó)產(chǎn)微型汽車進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)半軸支承軸承的摩擦功率損失過(guò)大是影響國(guó)產(chǎn)微型汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的重要原因之一。
　　因此，本文選擇半軸支承軸承（包括差速器軸承和輪轂軸承）為研究對(duì)象，以提高汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率為研究目的，從半軸支承軸承的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、差速器軸承的預(yù)緊力控制以及輪轂軸承

3、工作游隙的控制等幾個(gè)方面開展了詳細(xì)研究。主要研究工作可以概括為以下幾個(gè)方面：
　?。?）構(gòu)建了差速器軸承多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，利用遺傳算法對(duì)差速器軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化求解，并通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試對(duì)數(shù)學(xué)模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證?；谀Σ亮販y(cè)試，研究了輪轂軸承摩擦力矩與填脂量之間的關(guān)系，通過(guò)曲線擬合建立了兩者之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式，并驗(yàn)證了關(guān)系式的可靠程度。通過(guò)開展試驗(yàn)測(cè)試，研究了輪轂軸承密封的結(jié)構(gòu)形式對(duì)摩擦力矩的影響。結(jié)合微型汽車的具體

4、應(yīng)用，針對(duì)當(dāng)前輪轂軸承使用過(guò)程中存在的問(wèn)題與不足，設(shè)計(jì)了一款外形結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)優(yōu)化的非標(biāo)輪轂軸承，并對(duì)該非標(biāo)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，分析結(jié)果表明：與原來(lái)方案相比，該非標(biāo)設(shè)計(jì)方案不僅可以改善輪轂軸承的接觸應(yīng)力分布，而且能夠提高輪轂軸承的疲勞壽命。
　?。?）基于赫茲理論和能量理論，構(gòu)建了預(yù)緊狀態(tài)下微型汽車差速器軸承摩擦力矩的數(shù)學(xué)模型。建立了微型汽車差速器軸承的數(shù)值模型，并驗(yàn)證了數(shù)值模型的有效性。利用差速器軸承的數(shù)值模型，對(duì)差速器軸承的

5、預(yù)緊變形量與預(yù)緊力之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，并分析得出了預(yù)緊變形量與預(yù)緊力之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式。結(jié)合微型汽車的具體工作條件，對(duì)差速器軸承開展受力分析，計(jì)算得出了差速器軸承預(yù)緊時(shí)所需的最小預(yù)緊力，進(jìn)而確定了對(duì)應(yīng)的最小預(yù)緊變形量。研制了一款專門用于微型汽車驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)效率測(cè)試的試驗(yàn)臺(tái)，并設(shè)計(jì)了一種微型汽車驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)效率的測(cè)試方法。利用所研制的試驗(yàn)臺(tái)開展測(cè)試，研究了差速器軸承的預(yù)緊變形量大小對(duì)微型汽車驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)效率的影響規(guī)律。
　?。?）通過(guò)系統(tǒng)

6、研究影響輪轂軸承工作游隙的關(guān)鍵因素，構(gòu)建了一個(gè)綜合考慮軸承配合、內(nèi)部溫差及外界負(fù)載等因素的工作游隙數(shù)學(xué)控制模型，并對(duì)該數(shù)學(xué)模型的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。基于微型汽車的行業(yè)特點(diǎn)與制造水平，設(shè)計(jì)了一套能對(duì)微型汽車輪轂軸承工作游隙進(jìn)行精確控制的方法，通過(guò)對(duì)輪轂軸承進(jìn)行優(yōu)選從工藝上實(shí)現(xiàn)了對(duì)輪轂軸承工作游隙的精確控制，克服了傳統(tǒng)方法通過(guò)采用推薦值來(lái)控制軸承工作游隙的局限性?；陟o力學(xué)建立了輪轂軸承內(nèi)部載荷分布的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)L-P疲勞壽命理論，對(duì)輪轂軸

7、承疲勞壽命與工作游隙之間的關(guān)系進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明：當(dāng)工作游隙控制在-10μ與10μ之間時(shí)，輪轂軸承可以獲得較為理想的疲勞壽命。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)研究了輪轂軸承工作游隙的大小對(duì)驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)效率的影響，通過(guò)比較分析，得出了一組較為理想的輪轂軸承工作游隙范圍值。
　　（4）在以上研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)開展整車試驗(yàn)測(cè)試對(duì)相關(guān)研究成果進(jìn)行了驗(yàn)證，測(cè)試內(nèi)容包括綜合油耗測(cè)試和傳動(dòng)系統(tǒng)阻力測(cè)試，試驗(yàn)表明：本文有關(guān)半軸支承軸承的研究成果應(yīng)用于