轿车轮毂轴承脂润滑分析、力矩刚性研究与优化设计

摘要

轿车轮毂轴承作为汽车关键零部件之一，是技术复杂程度相对较高的一类轴承，目前国内的轮毂轴承制造企业的自主开发能力和性能分析技术非常落后，我国中高档轿车轮毂轴承多年来一直依赖进口。因此，轿车轮毂轴承关键性能分析及测试方法研究工作对我国轿车轮毂轴承等汽车零部件开发有重要的研究意义和工程应用意义。
　　 论文在前人研究成果的基础上，运用接触力学、汽车原理、滚动轴承理论、摩擦学、试验检测等知识，并进行了相关的实验研究，以求对轿车轮毂轴承的研究更为完善而准确。论文主要完成了以下工作：
　　 一、本文基于以Ostwald模型为基础建立的脂润滑控制方程，运用多重网格法求得等温线接触脂润滑弹性流体动力润滑数值解，可以得到钢球-沟道间的油膜压力分布、油膜形状及最小油膜厚度。针对轿车轮毂轴承的典型应用工况条件，分析了主要工况参数对油膜压力分布和油膜形状的影响。
　　 二、在适当简化条件下运用FEM方法，分析轮毂轴承单元轮毂法兰盘等几何形状较为复杂外围部件的力矩刚性，综合轮毂轴承两列轴承位移不同引起的力矩刚性，可以实现对轮毂轴承单元整体力矩刚性的预测，并做实际测量以验证模拟的准确性。
　　 三、在给定的装配空间条件并满足几何和性能约束的前提下，运用遗传算法进行优化设计能够提高轿车轮毂轴承设计的效率和质量，优化系统性能指标。以系统疲劳寿命最大值为目标采用遗传算法开展优化设计，可以达到整体性能优化的目的，同时大大提高了优化效率。
　　 研究结果完善了汽车轮毂轴承这类滚动轴承的性能分析理论，为指导汽车轮毂轴承及其它滚动轴承的设计、制造、检测和应用提供了分析手段和理论依据。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：物理量名称及符号表

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究概况

1.2.1 轮毂轴承润滑分析

1.2.2 轿车轮毂轴承力矩附性分析

1.2.3 滚动轴承的性能优化与算法

1.3 研究目标和内容

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

第二章 轮毂轴承脂润滑数值求解与分析

第三章 轮毂轴承单元内法兰盘的力矩刚性分析

3.1 有限元法

3.1.1 有限元法的基本原理

3.1.2 有限元软件

3.2 力矩刚性的产生

3.3 实体模型工况分析

3.4 有限元分析

3.4.1 轮毂轴承内法兰盘的几何建模

3.4.2 网格划分

3.4.3 参数设置与约束处理

3.4.4 有限元分析结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 基于遗传算法的轮毂轴承数值优化

4.1 遗传算法

4.1.1 遗传算法原理

4.1.2 遗传算法的优点

4.1.3 遗传算法的求解步骤

4.1.4 编码方法

4.2 滚动轴承的疲劳寿命

4.3 轿车轮毂轴承优化数学模型

4.3.1 设计变量和目标函数

4.3.2 约束条件及约束处理

4.3.3 研究对象的数学模型特点及算法选择

4.4 基于遗传算法的轿车轮毂轴承优化设计

4.4.1 编码及译码

4.4.2 遗传算子的设置

4.4.3 变异过程的实现

4.4.4 约束的具体处理方法

4.4.5 优化过程

4.5 遗传算法优化结果

4.6 本章小节

第五章 轿车轮毂轴承力矩刚性实验分析

5.1 力矩刚性的测量与计算

5.2 力矩刚性的测量原理及测量系统

5.3 轮毂法兰盘力矩刚性的实验与计算结果对比

5.4 轮毂轴承单元的整体力矩刚性实验结果与分析

5.5 本章小节

第六章 结论与展望

6.1 主要工作和结论

6.2 本论文的特色与创新点

6.3 展望

攻读硕士学位期间取得的科研成果

参考文献

致谢