4 解决问题的方法、手段、措施等
4.1 拟采取的方法和技术
4.1.1 轴承类型的选取
轿车等轻型车采用双列角接触球轴承,角接触球轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷。工作时是一个点接触, 承载能力小,但能在较高的转速下工作。其接触角越大,轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取15度接触角。在轴向力作用下,接触角会增大。且旋转精度较高。重型车采用双列圆锥滚子轴承,是线接触轴承,相对转速低,但承载能力相对较大。考虑到课题为轻型汽车,遂选取双列角接触球轴承。
4.1.2 轴承结构设计以及参数选取
滚动轴承的结构组成:第二代双列角接触球轴承是由外圈、内圈、钢球、保持架和密封件组成[11]。密封圈目的是防止润滑油脂外泄及外部异物、水分进入轴承[1]。
图4-1 轴承结构示意图
1.外圈——装在轴承座孔内,一般不转动;
2.内圈——装在轴颈上,随轴转动;
3.滚动体——滚动轴承的核心元件;
4.保持架——将滚动体均匀隔开,避免摩擦;
润滑剂也被认为是滚动轴承第五大件,它主要起润滑、冷却、清洗等作用。
参数选取:根据任务书确定载荷、轴承内外径、轴承宽度、滚珠数量、保持架结构、接触角等。
4.1.3 密封设计
改善密封唇结构,研发高性能密封的材料,进一步改善密封能力。
4.1.4 使用寿命校核
1.求支反力Fr1、Fr2;
分别以轴承各支点建立静力平衡方程求解支反力。
2.根据支反力Fr1、Fr2,求轴承的派生轴向力Fd1、Fd2;
3.根据派生轴向力Fd1、Fd2,求各轴承总轴向力Fa1、Fa2;
1)通过派生轴向力及外加轴向载荷的计算与分析,判定被“放松”或被“压紧”的轴承;
2)确定被“放松”轴承的轴向力仅为其本身的派生轴向力,被“压紧”轴承的轴向力则为除去本身派生的轴向力外其余各轴向力的代数和。
(说明:根据轴承是正装或反装的不同,轴承被压紧或放松的判断则不同,轴向载荷的计算也不同)
图4-2 角接触球轴承简图
4.求滚动轴承的当量动载荷P;
一般载荷系数fp在题目中有提示,当没有提示时可认为fp=1或者根据教材表选择。
(说明:两轴承各自的动载荷系数X、Y应分别求解,于是对每一个轴承可分别求得P1、P2。)
5.求轴承寿命:
1)判断设计的一对轴承中哪个寿命更短,显然受到当量动载荷P较大者其寿命也较短。
2)以较大的P求解轴承寿命:Lh,当轴承寿命大于预期寿命时所选轴承合适。
图4-3 滚动轴承疲劳曲线
4.1.5 轮毂轴承主要失效形式
通过对国外第一和第二代轮毂轴承(FAG)失效模式的统计和分析发现,在保修期内,最常见的失效模式是疲劳损伤[1]。
1.疲劳点蚀
滚动轴承工作时,由于它的内圈、外圈和滚动体上任意点的接触应力都是变化的,工作一定时间后,其接触表面就可能发生疲劳点蚀。点蚀发生后,噪声和振动加剧,发热严重,致使轴承失效。一般在安装、润滑和密封正常的情况下,疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式。
2.粘着磨损
在润滑不良和密封不严的情况下,轴承工作时易发生粘着磨损。转速愈高,磨损愈严重。轴承磨损后会降低旋转精度,甚至失效。
3.塑性变形
4.轴承烧伤、锈蚀
4.2 选择的工具 二代轮毂轴承设计及三维建模开题报告(2):http://www.751com.cn/kaiti/lunwen_33984.html