第三代輪轂軸承單元溫度場(chǎng)分析和壽命估算.pdf

1、輪轂軸承單元作為汽車一個(gè)必不可少的零部件，為了能更好的配合汽車的發(fā)展進(jìn)行了重大的改變。到如今，輪轂軸承單元的性能狀態(tài)已然成為了足夠影響汽車整體性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。輪轂軸承在復(fù)雜工況下高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，若產(chǎn)生的熱量不能有效的分配，熱量就會(huì)在軸承內(nèi)部不斷堆積，會(huì)出現(xiàn)軸承潤滑狀況惡化，導(dǎo)致軸承過早失效。所以對(duì)輪轂軸承單元進(jìn)行摩擦功耗和溫度場(chǎng)分析具有十分重要的意義，有助于合理設(shè)計(jì)并正確使用軸承，也可以用于軸承的故障和失效分析。此外，輪轂軸承裝在車輪輪

2、轂上，在汽車的行駛過程中，路面狀況對(duì)輪轂軸承的影響很大。由于其使用工況的復(fù)雜性，基于試驗(yàn)載荷譜下的耐久性試驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)ζ淇煽啃院唾|(zhì)量做出評(píng)價(jià)，給出合理壽命預(yù)測(cè)。試驗(yàn)載荷譜的制定需根據(jù)車輛行駛的實(shí)際情況并結(jié)合車輛自身的特征。合理、有效的載荷譜是輪轂軸承耐久性模擬試驗(yàn)的一個(gè)關(guān)鍵。
　　本文主要針對(duì)家用轎車第三代輪轂軸承(即雙列角接觸球軸承與雙列圓錐滾子軸承)，對(duì)其在不同的工況條件下進(jìn)行溫度場(chǎng)分析和基于載荷譜的壽命估算。論文中，首先基于He

3、rtz接觸理論和擬靜力學(xué)方法分別對(duì)球軸承和滾子軸承進(jìn)行受力分析，建立了完整的軸承外部的載荷變化和內(nèi)部的變形因素力學(xué)平衡方程，為接下來的熱分析和壽命估算提供分析基礎(chǔ)，同時(shí)針對(duì)所建立的力學(xué)平衡方程進(jìn)行數(shù)值方法求解和實(shí)例驗(yàn)證。其次，分析不同工況下（軸向載荷、徑向載荷、軸承轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)彎力矩）軸承摩擦功耗的變化，并基于傳熱學(xué)的理論，采用局部法對(duì)軸承內(nèi)部的摩擦部位產(chǎn)生的功率損耗進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)軸承進(jìn)行建模和具體的溫度場(chǎng)分析，分別分析球軸

4、承與滾子軸承內(nèi)部的功率損耗及由功耗轉(zhuǎn)化而成的熱造成軸承升溫的現(xiàn)象。然后，基于汽車類型和使用工況建立模擬試驗(yàn)載荷譜，分別計(jì)算每種工況下的疲勞壽命，最后進(jìn)行綜合疲勞壽命的計(jì)算。分析了預(yù)緊力、側(cè)向加速度、受載偏心距和輪胎半徑影響對(duì)輪轂軸承單元綜合壽命的影響。最后，針對(duì)本文所建立的模型和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行耐久性考核和溫升試驗(yàn)驗(yàn)證，證明論文所使用的方法是可行的，并且具有實(shí)際的參考價(jià)值。
　　本課題的研究結(jié)果可直接作為進(jìn)行轎車輪轂軸承單元溫度場(chǎng)分布