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轮毂轴承旋转弯曲疲劳寿命分析及可靠性评估

张珂 刘思源 郭长建 阎卫增 童学根

张珂, 刘思源, 郭长建, 阎卫增, 童学根. 轮毂轴承旋转弯曲疲劳寿命分析及可靠性评估[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(10): 1503-1507. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200236
引用本文: 张珂, 刘思源, 郭长建, 阎卫增, 童学根. 轮毂轴承旋转弯曲疲劳寿命分析及可靠性评估[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(10): 1503-1507. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200236
ZHANG Ke, LIU Siyuan, GUO Changjian, YAN Weizeng, TONG Xuegen. Rotating Bending Fatigue Life Analysis and Reliability Assessment of Hub Bearings[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(10): 1503-1507. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200236
Citation: ZHANG Ke, LIU Siyuan, GUO Changjian, YAN Weizeng, TONG Xuegen. Rotating Bending Fatigue Life Analysis and Reliability Assessment of Hub Bearings[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(10): 1503-1507. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200236

轮毂轴承旋转弯曲疲劳寿命分析及可靠性评估

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200236
基金项目: 

上海市联盟计划项目 LM201805

详细信息
    作者简介:

    张珂(1968-),教授,硕士生导师,研究方向为机械系统动力学,机械系统建模与仿真等,zkwy2004@126.com

  • 中图分类号: TG156

Rotating Bending Fatigue Life Analysis and Reliability Assessment of Hub Bearings

  • 摘要: 轮毂轴承的寿命和损伤是直接影响汽车寿命和安全性的重要因素之一。本文对第三代轮毂轴承的旋转弯曲疲劳寿命进行预测,首先应用ABAQUS进行动力学有限元仿真,其次用nCode寿命分析软件得出模型的寿命云图预其测疲劳寿命。然后用旋转弯曲疲劳试验机进行试验,分析试验数据,以此验证旋转弯曲疲劳寿命预测模型的可行性。最后,对试验结果进行可靠性分析,以可靠性函数图评估预测结果的可靠度。
  • 图  1  汽车车轮受力分析图

    图  2  两种状态下轴承的疲劳寿命云图

    图  3  轮毂轴承安装示意图

    图  4  轴承失效图

    图  5  轴承寿命拟合图

    图  6  轴承可靠性函数图

    表  1  最大侧向加速度

    车型 最大侧向加速度ag
    后驱型 0.65 g
    前驱型 0.65 g
    高级轿车 0.55 g
    厢级乘用车 0.55 g
    直背式 0.55 g
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    表  2  整车参数

    满载后轴重W/kg 1 055
    满载重心高度H/mm 699
    轮距T/mm 1 565
    车轮滚动半径RS/mm 352
    车轮偏距e/mm 3
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    表  3  不同转弯加速度下的轮毂轴承载荷

    转弯加速度/g 0.6 0.80
    径向载荷/N 7 940 8 864
    轴向载荷/N 4 764 7 091
    弯矩/(N·m) 1 677 2 469
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    表  4  0.6 g轴承失效情况

    编号 试验后轴承状态 是否失效 运行时间/104 r
    1# 无异音、裂纹、破坏等
    异常现象、无松旷现象
    正常 224.64
    2# 旋转卡滞、内侧油脂干结、
    内侧内圈沟道变色
    失效 224.64
    3# 无滚道剥落等异常现象 正常 370
    4# 无滚道剥落等异常现象 正常 370
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    表  5  0.8 g轴承失效情况

    编号 试验后轴承状态 是否失效 运行时间/104 r
    5# 内圈沟道剥落 失效 10
    6# 无剥落、异响、
    松旷等任何异常
    正常 10
    7# 无剥落、异响、
    松旷等任何异常
    正常 11
    8# 外圈沟道剥落 失效 11
    注: 表中r为转, 圈
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    表  6  结果对比

    编号 轮毂轴承仿真寿命/r 轮毂轴承试验寿命/r 误差/%
    1# 3.877×106 2.246 4×106 42.058
    2# 3.877×106 2.246 4×106 42.058
    3# 3.877×106 3.7×106 4.565
    4# 3.877×106 3.7×106 4.564
    5# 1.178×105 1.0×105 15.110
    6# 1.178×105 1.0×105 15.110
    7# 1.178×105 1.1×105 6.621
    8# 1.178×105 1.1×105 6.621
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  • 收稿日期:  2020-04-19
  • 刊出日期:  2021-10-01

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