摘要
国内装载机驱动桥的轮毂轴承，都是采用国外进口轴承，国产轴承基本不采用，主要原因是强度和寿命难以保证。因此为将其国产化，研究其强度和寿命对降低驱动桥的成本和保证可靠性将具有重要应用价值。
本次研究的课题是ZL50装载机驱动桥轮毂轴承的有限元分析，轮毂轴承的有限元分析的论文工作内容主要包括以下几个方面：
1、了解与轮毂轴承相关的国内外研究现状与研究趋势，准确把握轮毂轴承的各种工作情况。
2、轮毂轴承的结构类型与特点以及在各种工况下的受力分析，然后在以赫兹理论为基础，对轮毂轴承的接触问题和载荷分布情况进行分析。
3、进行轮毂轴承的强度校核计算，这部分通过轮毂轴承的强度计算，来证实所选用的轴承是否满足ZL50装载机的工况需求。
4、基于有限元分析软件ANSYS，通过Pro/E建立所选用的滚动轮毂轴承的三维有限元模型，从半个轮毂轴承和最大滚动体两个情况，分别对轮毂轴承的接触疲劳问题进行了有限元分析，得到两个情况下的应力与分布情况，然后与赫兹理论中计算所得的结果进行比较，发现计算与有限元分析所得结果接近。
关键字：装载机；轮毂轴承；受力分析；强度校核；有限元分析
Abstract
The wheel hub bearing of loader, are all use imported bearing, nearly did not use domestic bearing, the main reason is hard to ensure strength and service life. So we should make it localization, research its strength and life to reduce the cost and ensure reliability of the drive axle will has important application value.
The research topic is loader ZL50 wheel drive axle bearing finite element analysis, finite element analysis of wheel bearings, in the following ways:
1, understanding the issues related to research status, accurately grasp the wheel bearings work environment.
2, the wheel bearings and its structure features and the stress analysis under the the kinds if working condition, then based on hertz theory for the contact problem and wheel bearing load distribution analysis.
3, Strength check calculation of wheel hub bearing, this section through the wheel hub bearing strength calculation, to confirm the selected bearing whether meet the demand of working condition of ZL50 loader.
4, based on finite element analysis software ANSYS, Through the Pro/E set up using a 3d finite element model of rolling wheel hub bearing, from half a wheel hub bearing and two roller, respectively contact fatigue of wheel hub bearing is carried on the finite element analysis, get two cases of stress and the distribution, and then compared with Hertz theory computing result and found the calculation with the finite element analysis results.
Key words: loader; Wheel bearings; Force analysis; Strength check; Finite element analysis
目 录
摘 要
Abstract
第1章 绪论 1
1.1 装载机概述 1
1.1.1 装载机的定义与用途 1
1.1.2 国内装载机的发展现状与趋势 1
1.1.3 国外装载机的发展现状与趋势 3
1.2 轮毂轴承概述 4
1.2.1 轮毂轴承的定义 4
1.2.2 轮毂轴承的发展现状与趋势 5
1.3 本文研究的意义与基本内容 7
1.3.1 轮毂轴承强度与寿命分析的意义 7
1.3.2 主要内容 7
1.3.3 主要目标 8
第2章 轮毂轴承的结构与特性 9
2.1 轮毂轴承的结构形式 9
2.2 轮毂轴承的基本特性 9
2.2.1 轮毂轴承的材料特性 10
第3章 轮毂轴承的力学分析 12
3.1轮毂轴承的载荷分布 12
3.2 轮毂轴承的接触表面应力 14
3.2.1 赫兹理论求解接触问题 14
3.2.2 轮毂轴承的接触应力计算 15
第4章 轮毂轴承的强度校核 16
4.1 相关基本参数 16
4.1.1装载机技术参数 16
4.1.2轮毂轴承相关参数 16
4.2 疲劳强度校核 17
4.3 静强度校核 18
4.3.1 紧急制动时 18
4.3.2高速转弯时 19
4.3.3 发生侧滑时 21
第5章轮毂轴承有限元分析 23
5.1 ANSYS软件分析基本思想 23
5.2轮毂轴承有限元分析三维模型的建立 23
5.2.1模型的建立 23
5.2.2轮毂轴承模型特点 26
5.2.3设定材料属性 27
5.2.4选取单元类型 28
5.2.5网格划分 29
5.2.6接触对设置 29
5.2.7约束条件与加载求解 32
5.2.8 有限元计算结果分析 34
第6章 总结与展望 38
参考文献 39
致 谢 41
第1章 绪论
1.1 装载机概述
1.1.1 装载机的定义与用途
装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。
装载机主要用来铲、装、卸、运土和石料一类散状物料，也可以对岩石、硬土进行轻度铲掘作业。如果换不同的工作装置，还可以完成推土、起重、装卸其他物料的工作。在公路施工中主要用于路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。由于它具有作业速度快，机动性好，操作轻便等优点，因而发展很快，成为土石方施工中的主要机械。对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。
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