基于正交试验法的薄壁角接触球轴承优化设计

摘要

对于机器人用薄壁角接触球轴承而言,在满足其一定寿命的基础上,接触刚度是轴承第一性能指标,轻量化是其另外一个重要指标,为此,以某机器人用薄壁角接触球轴承为对象,对其结构参数进行了多目标优化设计。首先,根据轴承的实际工况要求,建立了以内圈沟道曲率半径系数、外圈沟道曲率半径系数、滚珠直径、节圆直径和滚珠数为影响因素,以接触刚度、接触疲劳寿命和质量为目标函数的薄壁角接触球轴承优化数学模型,并采用数值模拟计算方法,得到了每个因素不同水平值所对应的目标值;然后,基于正交试验法对轴承结构参数进行了多目标优化设计;最后,通过极差分析和综合平衡分析法确定了轴承的最优结构参数。研究结果表明:针对一定寿命条件、较高刚度和轻量化的设计要求,采用正交试验法对轴承进行多目标优化设计是一种高效可行的方法,可对其他类型轴承的优化设计提供有价值的参考。