ZL50装载机轮毂轴承的有限元分析【16100字】【优秀机械毕业设计论文】
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zl50
装载
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轴承
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文档包括:
说明书一份，48页，16100字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
文献综述一份。
外文翻译一份。
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
课题名称 ZL50装载机轮毂轴承的有限元分析
主要任务与
目标 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。
主要任务是：
1、对装载机进行运动学分析，对轮毂轴承进行力学计算和受力分析。
2、针对轮毂轴承进行有限元强度分析。
目标：
1、完成轮毂轴承的相关力学计算；
2、完成轮毂轴承有限元强度分析。
主要内容与基本要求
主要内容：
1、了解与课题相关的国内外研究现状，准确把握轮毂轴承的工作环境；
2、进行装载机各种工况的动力学分析；
3、进行轮毂轴承在各种工况下的受力分析。
4、完成三维造型，进行有限元分析。
基本要求：
1、文献综述报告与开题报告
查阅与课题有关的文献（论文、书籍等）不少于10篇（部），写出较为详细的、单独成文的文献综述报告与开题报告。
1）文献综述报告的要求
在查阅文献的基础上，综述与本课题相关的国内外研究现状，并进行分析；在总结前人研究的基础上，简要概述本课题的技术思路、拟采用的技术方案、要重点解决的问题及预期效果，报告最后附参考文献目录，综述报告字数不少于2000字。
2）开题报告的要求
根据设计任务与目标，在文献综述的基础上，撰写开题报告。内容包括：选题意义与可行性分析；研究的基本内容与拟解决的主要问题；较为详细的研究方案及预期研究成果；研究工作计划；参考文献等内容。开题报告字数不少于3000字。
主要内容与基本要求
2、论文撰写
在前期实验与研究的基础上，认真、按规定撰写论文。毕业设计论文组成部分及装订要求见《浙江理工大学本科生毕业设计(论文)工作规范》。其中中文摘要阐述论文的主要内容、研究方法和成果，字数500字以内，配相应的外文摘要。关键词3-7个。 论文正文要论点明确、结构合理、条理清楚、内容完整、资料翔实并与论点相结合，同时做到文字通顺，引文规范。正文字数不少于10000字。
3、纪律要求
严格按照进度安排，保质保量完成所承担的任务，外出要请假。
主要参考资料及文献
阅读任务
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- 内容简介：
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400 5096. (724) 776(724) 776 005 12005S Y be in a or in or in in or by to by . , 1, 2012 11:03:57 It s of of 3) by No of be in a in or by or 5096724724877SA 724724148 2005 in of s) is of A is by be if it is to to be or AE or a 300 S Y be in a or in or in in or by to by . , 1, 2012 11:03:57 of in 1980s, as at of AE 2562, of 003. By a is to on to an so to is on of as if of on is in a is is on by on be as as of a of by in of in it to a of of by in in 1: or of in 2) 1 2: 005 2005 S Y be in a or in or in in or by to by . , 1, 2012 11:03:57 as at an a 2562 003 5. In to of in in - a to an on as as in to of N he in 2). in is on 1. on it to It be to to on or to On a of to be in to by by or if of 1). is to if BF if 2. is on a as as on of by in to 3). 4) to on to 3: 00,000 km 4: “A of by or of to to it is to of of in ig a be to of in to of F of a a 5) to on as a S Y be in a or in or in in or by to by . , 1, 2012 11:03:57 : or of a in in to 6). 6: . 2.6 of 2. (0 3. 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G, V. of 1 V.; G.: 70094 (1997) 2 G.; W.( V.: in 9993 G.; V.: 82840 (1998) 4 G.; V.: of 6, 2003, o. 200外 文 翻 译 毕业设计 题目： 载机轮毂轴承的 有限元 分析 原文 1： 文 1： 用于轴端紧固装配的锻压技术在汽车轮毂轴承单元中的应用 原文 2： 文 2： 双轴轮毂试验设备对于 轮毂轴承系统的验证试验 用于轴端紧固装配的锻压技术在汽车轮毂轴承单元中的应用 肖运亚，周知雄，李建民 中国湖南大学机械与汽车工程学院 中国韶关大学中国机电工程系 中国韶关东南轴承有限责任公司 摘要 ： 最近， 随着 轴端紧固技术被用于轮毂轴承单元的装配中去，这将是一种技术趋势并且将来有望取代紧固螺母。在用车床进行机器改造时，轴端紧固轮毂单元样品成功的通过给定的参数在锻压技术下制作而成。通过一些试验我们认识到轴端紧固轮毂单元表现的比传统的紧固螺母轮毂较好。最后，锻压技术在将来的应用于研究中的应用将 得到 更多的讨论 。 关键字 ： 轮毂轴承单元，锻压，轴端紧固装配 由于轮毂轴承单元即轻又坚固 并且还 易于装配，所以在汽车行业被大量应用。在轮毂轴承单元装配中，用轴端紧固技术紧固 轮毂轴承 取代了紧固螺母 的作用 并且形成了一种技术趋势。这项技术 在 大多数国际轴承制造公司 得以应用 。但是在紧固过程中工件的变形 情况 是复杂的和难以控制的。这将产生以下的情况：工件连接处发生结构变形，支撑硬度的 减弱 ，不 达标 的承载力，转动精度不达标，寿命减少。这将使轴承 更 易于失效。直到现在，用于轴端紧固的锻压技术还是无法很好的控制。由于得到一些公司的支持，锻压技术 的初步研究已经完成了。铆钉技术的技术与装备问题得以解决，轮毂轴承的锻压边缘模型也制造成功。 1. 介绍 轮毂轴承单元由许多部分装配而成，包括预调设备 以及 与寿命有关的润滑设备。这个单元最初设计 思路 是用于汽车和卡车来取代传统的圆锥滚子轴承的，安装方便，维护简单。用了这种轮毂轴承单元，不仅装配部件数量减少，而且整个车轮布置的重量也减少了。它也同样能减少装配时间，因为装配不需要 调整 。每个单元都是单独存在的，并且准备好被固定 的 位置上。这种类型的轴承大概经历了三代的改进，从它在 1938 年被 一次设计出来的时候起。 第四代轮毂单元现在正在开发当中，并且也没有进行大规模制造。 图 第一代轮毂轴承是由两个单排轴承用过它们的外环构成，外环是用于密封的 。与第一代轮毂轴承相比，第二代轴承相对来说更轻更小，并把法兰装在了 第一代轮毂轴承的外环里面。第三代轮毂轴承单元是第二代的改进型，它将外环的内环旋转型轮毂和轮毂轴整合 在一起 。在这一代中内置的高性能传感器得到了加强。 为了更好的减少轮毂轴承的重量与大小，并且得到更好的可靠性， 近开发了一款新奇的轴端铆接轮毂单元。在这新的轮毂设计中，原来用于夹紧外圈与内圈 的夹紧螺母被锻压边缘代替了。用于轴端铆钉的锻压技术，这项技术是依靠锻压力量弯曲轮毂轴末端。图 2 展示了轴端铆接轮毂单元分别在驱动轮和从动轮中的应用。另外，这项技术同样适用于第二代内环旋转式轮毂单元。 图 锻压轮毂相对于传统的紧固螺母来说有一些改进。锻压轮毂单元依然保留了螺母 ， 锻压轮毂单元在重量和大小方面都比传统紧固螺母小的多 ，然后 锻压轮毂在组成上更简洁 ， 并且还减少了汽车用燃料。通过锻压加工我们能够准确的控制紧固力。由单独部件出错产生的影响也可以避免了。预调力的起伏情况也降低了。如 果每个轮毂单元在装配后得到最好的预调力，那么轴承单元的寿命会有所延长。铆钉铆接是一个不可逆的装配过程。即使在轮毂单元上加载运动力 时 有 所 震动，也不算装配失败。轴端铆接过程能够很好的解决“放松紧固部分”，但这对于螺母紧固来说是不可能的。因此这项轴端铆接技术 较大得 提高了产品的可靠性和安全性。这项技术使得制造轮毂轴承的能源与能量问题得以解决。通过简化装配环节，机器的花费将会 有所 减少。 2处理与试验 锻压处理采用的是一种 摇搌 锻造技术。图 3 阐明了 摇搌 锻造的原理。在工件的中心，圆锥上模的轴 轴 一个度的角 ，便是这个轴 将使得上模摆动，随着上模摆动，工件也变形成了。 由成形原则而得的运动可以由车床完成。如图 4 所示，一个滚压头被固定在车床轴端部。这个头与工件自旋转中心线有一个度角的倾斜。工件被固定在工作台上，并且通过由液压驱动的下线板进行调整。通过这个滚压头，这个滚压头被旋转式的装配进轴承。内圈法兰轴末端将得到来自液压工作台的压力以及屈服塑料变形力，使得它和更小的内圈紧紧靠在一起。图 2是所谓的改造机器。 图 图 对于锻压设备来说滚压头 是个关键装置。图 5 阐释了它的结构。它包括了一个滚摆，一个轴承，一个螺母， 3 个内六角螺栓以及一个托盘。轴承是一个双边角接触球轴承，实际上是一个轮毂轴承单元，用以承受轴向力和径向力。它能使滚摆自旋转，通过在锻压过程中工件与工作台之间接触面的摩擦力的影响下。滚压头通过托盘与车床轴连接在一起，它能够通过调整倾斜角度来达到与工件中心线之间的角度 要求 。在滚摆锻压工作台时，要保证力大，高摩擦。适合于以上条件的特殊材料被用于制作滚摆了，特殊的热处理被用于保证材料的强度和刚度。 图 为了确保铆钉 装配的质量，用于实验的滚压头形状要充分可行。在铆钉装配过程中，它不仅能提供纯粹的轴向磨碎压力，而且还能提供完美的径向磨碎压力。关键是滚压头的球头轴的直径要大于轴承的内孔，并且还要保持一个合适的接触角。同时，滚压头在锻压时，研磨 时 要避免滑移，来避免由于轮毂在旋转时与其他物体接触 时 产生摩擦力，从而导致铆钉质量和精度降低。 锻压过程是在重造车床上完成的。虽然这过程是这么的小以至于滚压头倾角是，在锻压过程中，轴向和径向载荷加载与装配中。这些东西可能悄悄的产生对轴承表现不利的影响，例如，滚动体和跑道的变形与变硬。 为了消除或减少这些不利因素，我们就需要通过锻压装置去确定技术参数。通过重复的实验，最后参数也确定了。综合了一下给定的一些参数，大概包括，压力，装载速度和旋转速度，最好锻压轴端轮毂模型也变制造完成。照片 2 便显示了真实的产品外形。 图 图 为了知晓锻压边给予的静载荷，关于静载荷的测试也便开始了。施加一个瞬间载荷知道轴承失效。不论是锻压轴承还是轴承装配都 是 夹紧关节处的夹紧螺母失效。失效主要发生在法兰内圈和小内圈的接触面的角落上。测试表明锻造边缘并 不是轴承最脆弱的地方。照片 3 展示了失效的轮毂轴承单元。另外，锻压轮毂轴承单元样品还要在重载荷下进行疲劳试验。这证实了锻压边缘能很好的承受这疲劳载荷。最后我们总结锻压轮毂轴承单元比传统的有紧固螺母轮毂轴承表现的好。 虽然将锻压技术应用于轮毂轴承装配的轴端铆接的可行性在试验中得以证实并且锻压轮毂单元样品也制造成功了，但是在量产前我们还有很多问题需要解决。为了更好的掌握锻压技术，一些普通的试验被要求马上开展。包括分析锻压的潜在的失效形式，模拟在锻压过程中轮毂单元的塑形变形，优化轴端和滚摆的几何外形。通过这些学习， 会形成很多关于锻压的基础理论，以及掌握一些锻压轮毂单元的关键技术。使用这些原理和关键技术，一款新奇高效的，特别精确的用于锻压轮毂单元的锻压机器便会开发出来。 图 掌握制造第二代还是第三代轮毂单元或是新一代的轮毂单元的锻压技术是非常重要的。对于一个轮毂单元，应该包括轴承组件。这类新一代的轮毂轴承单元并不是很特别。图 6 展示了 计的轮毂 4，轮毂 5，轮毂 6。因为这个轴承组件包括外圈，滚动球，法兰轴和内圈，将他们通过锻压技术组装在一起是很关键的，所以提高适用于轴端铆接部件的锻压 技术变得很明显了。 图 对于轮毂轴承，我们应该详细的了解，并得到通过应用轴端铆接的锻压技术是否能减少轮毂轴承部件的数量。轴端的法兰内圈能够直接锻压出跑道，那么小内圈就得以保留，然后组件数量便有所减小。因此它将能减少轮毂单元组成部件数量，提高可靠性，减少制造成本。如此设计的一个原因是，紧固位置不是轮毂单元最脆弱的地方，而是法兰内圈的根部。另一个原因是来自 分析，当汽车行驶时小内圈收到的轴向力不是很大，所以小内圈能够留下。但在将这些产品进行使用前，一些关键问题需要解决，例 如，球的装配，锻压通道的尺寸精度，高压力下的塑形变形。 参考文献 1 005(17):29 2 62E):3236 3 001(10):914 4 001(158):2630 联系方式 周知雄 教授 中国， 410082 长沙，湖南 湖南大学 机械与汽车工程学院 电话： 86 传真 :86址 :，在发。这项测试的标准大致与 2003 年时欧洲车辆制造业与轮胎提供商达成的 轮标准 过大量的试验以及对于合适载荷的调查，得到什么情况下会使轴承疲劳失效或是破坏，通过在一个可接受范围的试验和他们的操作耐用度。载荷测试项目是依靠于现有的关于轮胎和轮毂耐用度测试技术，模拟了很多行驶情况，包括直行，转弯，还有越野或是刹车制动。 不同的载荷条件下对轴承破坏的影响在本文中描述。 最后，一个基于双轴轮毂测试装置的新一代轴承测试装置产生了，能够不使用轮胎进行测试。使用与轴承测试的载荷文件，由德国汽车制造商“ 发完成，这项技术能够模拟对于高表现的运动型车的特殊测试。 对于车辆悬挂而言，轮毂轴承是一个重要的组成部分。虽然对于轮毂轴承我们进行了大量计算和测试，但是由于汽车的个别情况使得它的结果无从得到。轮毂轴承是一个复杂的轮毂系统，包括了不同的材料，不 同的处理以及不同的压配合。由于不同的轮胎力，碟刹，扭矩的因素下，产生了不同的载荷情况，这将导致额外的随时间变化的公差以及操作中产生的压配合，最终会破坏机械设备。 图 通过几年时间，通过双轴轮毂测试设备加载载荷来对客车还是商用车进行验证测试。 图 双轴轮胎测试设备 测试程序是按照早年时期德国汽车和卡车的测试规格执行的，在 2003 这项规格形成了现有的 2562 技术标准。为了知道在双轴轮毂测试装置下进行的验证测试产生机器失效的决定性原因，一些额外的测试在进行 ： 通过 双轴轮胎测试装备进行了很多和轮毂一样的轮胎验证测试，一些与汽车轮毂轴承表现的重要结果将在下面进行介绍。 验证测试时在大家所熟知的双轴轮毂测试设备上进行的。 在双轴轮毂测试装置上用的 准测试程序是基于加载程序“ 。通过这个测试我们能够发现新开发 的 卡车轮毂单元和客车轴承的弱点。但有一点需要强调，服务于加载 的 时间对于失效影响的 体 现是非常重要的。越野行驶会产生高的峰值应力 ，驾驶在不平坦或是崎岖的路面，停车操作都有可能产生塑性变形，并最终导致疲劳失效。另一方面，大量汽车被进行模拟试验以确定失效是否来自转动接触疲劳。由制动或严峻的机器载荷产生的高温度同时影响轴承间隙，特别是轮毂载体使用轻合金材料。最后，任何脏水都能戏剧性的影响寿命假如密封圈失去工作能力。 因此，在 立 时候，测试能够测试制动操作假如需要时。 测试需要的加载过程 “ 是基于类似于经验性驾驶数据的比较性伤害计算。轴承测试需要包括转动接触摩擦特殊伤害标准，最终能够限制测试的加 速度，以限制轮胎或是轮毂的测试时间。最初的衍生测试需要是来自于在场地测试的比较以及乘客的使用需要。 比较伤害计算在系统节点上与轴承很相似并且证实了这一体验。 图 0000 千米使用与测试频谱的频谱图 图 4.“ 载程序所需的数据 通过模拟转弯行驶或是通过加载联系丰富的高强度载荷使早点失效使得测试时间大大减少了，但我们不能测试在低载荷或是高转数下接触疲劳的影响。 在双轴轮毂测试设备上进行的验证测试的经历以及顾客使用的情况以及现有的场地测试提供的情况以及新开发的轴承在一点意义 上是相关的，但是额外的影响必须得以重视来实现方法的重复性。 因此，额外的试验的实施是为了发现加速性测试与失效再现的局限性。 测试的结果以及两个轴承的最优化，展示了一个非驱动的前轴轮毂和驱动后轴轮毂。 所有的 测试结果都是以场地测试提供的生存成功作为参照标准的。 图 对于一辆车的非驱动前轴轮毂单元的验证试验和最优化步骤，通过地面试验以验证什么地方早期失效，三个不同的加载过程用于在双轴轮毂测试设备上进行的验证测试，以便找到最佳位置。 图 载程序 短赛道，大部分是由左右转弯组成。 ,省略了直线驱动过程，得到了低载荷下的结果。 压力与时间的函数，来自于轮毂见于图 6. 在测试中，我们记录下了不同的数据，例如温度很接近的轴承底部，轴承运动是一种圆周式的转动，润滑剂的缺失或是螺钉预紧力的缺失以及 间隙的大小 。在失效的调查中我们使用了加速度的频率分析。 在最初载荷程序“ 进行的测试系列，产生了早期失效。温度的变 化是基于这个了解到的力量，这是我们所观察到的。长时间“ 测试持续使得通过程序修饰使测试加速变得很必要。 图 载程序下，前轮毂轴承的接触疲劳失效 在两个关于轴承系统验证试验的修改版本 +)将使用“ 试轨道程序以及 “ 载程序。在 “ 试下，由于过多的伤害，会使得轴承的测试次数减少到几十万次。 在高的静载荷和压力下，关于轴承 A 和优化过的轴承 B 之间的表现并无明显区别。在将测试结束时，我们记录到温度为 150 摄氏度。 图 载程序下的前轮毂轴承的接触疲劳失效 与 “ 试结果相反，得到了一个合理的测试寿命。 B 产品则达到了七倍的测试寿命，大概为 4000 千米。一个轻微的差别关于频率加速测试的最初破坏于最后的破坏，随着这毛坯运行得到证实了。对于轴承的最高温度大概为 100 摄氏度。 图 9. 在“ 载程序下，前轮毂轴承的接触疲劳失效 图 通过比较参考的证实场地测试，一些测试终结得以通过测试得出： 这个“ 序可以看作一个可接受的加载程序去测试轴承的测试时间以及模拟破坏。设计的变化的不同点能够很快被指出来。这个被优化过的版本 B 在寿命上比最初版本有明显的增加在相对的场地测试中。 这个严峻的“ 道行驶程序最后显示不是很适合，因为失效机器与服务条件有区别。在这种特殊情况下，即使一些特别设计的不同也依然发现不了与 “ 序比较。 但是更长远的统计方面的调查才能得到这一测试的结果。 关于后轴驱动轮毂调查的结果在图 10 到图 13 上表示。 基于给定地面试验作为的参照试验，当轴承寿命表现低于它所要求寿命，相对比的我们就要开始使用最初的 “ 载程序或是更短的 “ 序。 图 11. 在“ 载程序下的后轴轮毂轴承的接触疲劳失效 图 12. 在“ 载程序下的后轴轮毂轴承的接触疲劳失效 图 轴承试验结果 当使用 最初的 “ 载程序进行测试时，我们发现内圈与外圈的失效主要发生在 15000 与 29000 千米之间。在高载荷下我们证实到内圈会是一个严峻的失效破坏形式，外圈只是一些小坏点。第一次失效是在加速疲劳分析时得到的具体时间。 图 同样，在我们使用“ 序进行试验时，我们得到在6000 到 9000 千米时会产生以上相同的破坏。关于在内圈与外圈接触面上的失效形式和起初的“ 的形式一样。仅仅只 是比最初的“ 试转数低些。 以上的结果显示了更短的“ 序是 米每圈，这样就能重现一个服务行失效在一个可接受的测试时间内。假如用统计学方法去评估，那么要得到这一结果需要更多的测试次数。虽然提供的场地测试与加速度实验室试验之间有很好的关联性，但是关于破坏形式与工作年限之间的关系还有待证实。 双轴轮毂测试系统对于完整的轮毂装置进行验证性试验是非常可靠的。由于轮胎磨损以及轮胎失效的存在，特殊的时间和在轴承和轮毂上节省花费，因此我们最后能够开 发一款新型双轴轮毂测试设备。 图 双轴轮毂试验设备 图 对于轮胎而言轮毂是原先装好的或者适配器和轮胎一样僵硬，这样能够依附在滚筒上面。轴向还是径向的力都施加在轮毂上，通过一个类似于双轴轮毂测试设备的转载架。另外，关于施加垂直力的执行机构的实力方向能够通过一个单独执行机构来改变，也就是相应的汽车轮毂的操作条件。 通过这一试验设备，我们能够试验不同的载荷程序，然后通过与先前描述的测试情况进行比较，最后得到它们之间的相关性。 基于“ 序，德国的五家 汽车制造商开发了新的加载程序，能够在高精度下模拟试验。对于一些高表现的运动型车，我们采用特殊加载程序，像有 发的 一程序包括了相应的高轮胎力和变中心的垂直力的作用。所以的参数的决定都将成倍的作用于轮毂和轮胎。特别是垂直力作用线的采用在现有的测试设备上很少有。 过用双轴轮毂测试设备进行现代轴承系统开发得到了认可。所有关于邻近部件之间的影响以及之间的相互作用和复杂的加载情况都予以考虑了。通过比较在双轴轮毂测试设备上进行的场地测试和实验室试验，我们得到了以下的一些结论： 在 一个可接受的测试时间内不管是使用更短的 “ 序 双轴测试的还是实地测试都是相同的破坏和失效情况 偏激的加速性测试会导致过多的破坏，这将于服务使用不相关，因此这是非常不适合用于设计评估的。 最初的轴承失效是在进行加速的疲劳分析的加载程序时发现的，除了温度记录外。 一种新的轴承测试设备包含了类似服务载荷模拟的优点，就像双轴轮毂试验设备一样，减少了成本花费与证实疲劳的必须时间。 感谢 这些结果有一些是来自于工业公司们的研究调查的结果。在此我们非常感谢他们的有价值的合作与建议。 我们特别感谢那些给予 我们支持和特别建议的人们， 魏斯萨赫 的 保时捷有限公司的工程师们。 同样要感谢 授，对于我们这篇文章的建议与检阅。 参考文献 1 .;.:业技术印刷集团 970094（ 1997） 2 .;.;.:in 业技术印刷集团 19993 .;.:业技术印刷集团 982840(1998) 4 .;.:of 003年 9月 16日， 004),由 .;5 2562 附件二： 浙江理工大学本科毕业设计（论文）任务书 邵晓晖同学（专业 / 班级：机械设计制造及其自动化 09/ 5 班） 现下达毕业设计（论文）课题任务书，望能保质保量地认真按时完成。 课题名称 载机轮毂轴承的 有限元 分析 主要任务与 目标 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。 主要任务 是： 1、对装载机进行运动学分析，对轮毂轴承进行力学计算和受力 分析 。 2、针对 轮毂轴承进行有限元强度分析 。 目标： 1、完成轮毂轴承的相关力学计算； 2、完成 轮毂轴承有限元强度分析 。 主要内容与基本要求 主要内容： 1、了解与课题相关的国内外研究现状，准确把握轮毂轴承的工作环境； 2、进行装载机各种工况的动力学分析； 3、进行轮毂轴承在各种工况下的受力分析。 4、完成三维造型，进行有限元分析。 基本要求： 1、文献综述报告与开题报告 查阅与课题有关的文献（论文、书籍等）不少于 10 篇（部），写出较为详细的、单独成文的文献综述报告与开题报告。 1）文献综述报告的要求 在查阅文献的基础上，综述与 本课题相关 的 国内外研究现状 ，并进行分析；在总结前人研究的基础上，简要概述本课题的技术思路、拟采用的技术方案、要重点解决的问题及预期效果，报告最后附 参考文献 目录，综述报告字数不少于 2000 字。 2）开题报告的要求 根据设计任务与目标，在文献综述的基础上，撰写开题报告。 内容 包括：选题意义与可行性分析 ； 研究的基本内容与拟解决的主要问题 ； 较为详细的研究方案 及预期研究成果 ； 研究工作计划 ；参考文献等内容。开题报告字数不少于 3000 字。 主要内容与基本要求 2、论文撰写 在前期实验与研究的 基础上，认真、按规定撰写论文。毕业设计论文组成部分及 装订要求见 浙江理工大学本科生毕业设计 (论文 )工作规范。 其中中文摘要阐述 论文的主要内容、研究方法和成果 ，字数 500 字以内，配相应的外文摘要。关键词 3。 论文正文要 论点明确、结构合理、条理清楚、内容完整、资料翔实并与论点相结合，同时做到文字通顺，引文规范。正文字数不少于 10000 字 。 3、纪律要求 严格按照进度安排，保质保量完成所承担的任务，外出要请假。 主要参 考资料 及文献 阅读任务 1 黎桂华 ， 黄平 J 2008(2)，12 永奇，谭庆昌 B2011 A 3 傅强，黄德杰， 游红武 ， 郑艳琴 ， 翁泽宇 J数字技术与机械加工工艺装备， 2011(5)， 164 黎桂华，黄平，赵联春，丁长安 2006,183(11)， 175 贾红玲，周彦平 J 2010(2)， 106 徐升 ， 程士顺 ， 邹国军 ， 陈平 J2011(7)， 467 吴振东，李婉，张静娟 2009(4)， 18 刘汝卫，张钢，殷庆振，阮娟 J 2009(6)， 789 马伟众 J 2010(1)， 126 10 王立军，程林清 对策 J 2011(7)， 6811张春燕，韩丽艳 J 2011，11(8),598312陈雪峰，卫瑞元 J 2009(3)， 3013 王秋成，张召明，庞启兴，王露，章卫东 J 2007(11)， 5414 黎桂华，周彦平，龙正英，汪浔 J 2012(4)， 5715 李永庆， 颜波 J 2008(8)， 2916 马亚良，陈仁竹 M清华大学出版社 ， 17 张松林 M江西科学技术出版社 ， 18 王露 D江理工大学机械工程学院， 2009 19 陈雪峰 D州大学机械工程系， 2010 20 v 006,19 11121 005文 翻译任务 阅读 2 篇以上（ 10000 字符左右）的外文材料，应完成 2000 汉字以上的英译汉翻译 。 计划进度： 起止时间 内容 献阅读、综述报告、外文翻译 题报告 题答辩 载机各种工况的动力学分析、轮毂轴承在各种工况下的受力 分析 成三维造型，进行有限元分析 期 检查 文撰写 交及论文评阅 文答辩 实习地点 汽配市场 指导教师 签 名 年 月 日 系 意 见 系主任签名： 年 月 日 学院 盖章 主管院长签名： 年 月 日 浙江理工大学本科毕业设计（论文）开题报告 班 级 09 机械 4 班 姓 名 邵晓晖 课题名称 载机轮毂轴承的 有限元 分析 开题报告 目录 1 选题的背景与意义 2 研究的基本内容与拟解决的主要问题 3 研究方案、可行性分析及预期研究成果 4 研究工作计划（进度安排） 参考文献 （开题报告全文附后） 成绩： 答 辩 意 见 答辩组长签名： 年 月 日 系 主 任 审 核 意 见 签名： 年 月 日 载机轮毂轴承的 有限元 分析 邵晓晖 机械设计制造及其自动化 09（ 4）班 选题的背景与意义 轮毂轴承对于一辆汽车而言，是一个非常关键的零部件，因为轮毂轴承的主要作用是承载路面通过轮胎给予的载荷以及汽车通过前后轴给予的载荷，并且还要给予轮胎的转动提供精确引导，因此我们可以认为轮毂轴承需要承载轴向载荷和径向载荷。那么我所研究的课题就是在轮毂轴承承受怎样的轴向载荷与径向载荷，在这样的载荷之下，我们的轮毂轴承表现如何，以及它这么表现的内部原因是什么。 毂轴承的发展现状 对于 我们车用的传统轮毂轴承，起初是使用两套圆锥滚子轴承或是球轴承组合而成的，并没有专用的轮毂轴承。由于轮毂轴承的作用特殊，所以使得装配轮毂轴承非常困难，难道高，而且可靠性很差。这就促使我们去研究汽车专用的轮毂轴承，这样随着研究的进展，我们也慢慢的得到了很多的轮毂轴承。 对于第一代轮毂轴承来说，它只是将双列轴承合为一体，装配和调整皆在工厂里调整好的，并且加入了密封圈，可以说使得轮毂轴承的可靠性大大提高了。代表着轮毂轴承的制造进入了规范化道路。而后，我们慢慢的研制出了第二代，第三代，第四代轮毂轴承，可以说，一代比一 代装配更方便，可靠性更高，更轻更便宜。 第二代轮毂轴承与第一代轮毂轴承的区别就在于将轴承套圈与跟轴承相配合的零件即轮毂或转向节制成一体。 第二代在外滚道上有一个用于将轴承固定的法兰，可简单的将轴承套到轮轴上用螺母固定。使得汽车的维修变的容易。 第二代轮毂轴承所使用的法兰盘，使得轮毂轴承质量更小，装配部件更少，更易于安装。在热处理方面，第二代轮毂轴承使用的是在线高频加热淬火，而第一代轮毂轴承采用的是分批完成的淬火，所以第二代轮毂轴承在强度与硬度方面都比第一代产品要优秀一些。 那么第三代轮毂轴承相对于第二代轮毂轴承 ，我们又作了哪些改进，在装配，可靠性方面又有怎样的表现。 第三代轮毂轴承单元是采用了轴承单元和防抱刹系统 毂单元设计成有内法兰和外法兰，内法兰用螺栓固定在驱动轴上，外法兰将整个轴承安装在一起。 由于在构造上，第三代轴承连接悬挂的法兰盘和刹车盘之间连接在一起了，所以与第二代轮毂轴承最大的区别是带有了 以使得装有第三代轴承的车辆在安装 最后，现在有的公司已经着手于第四代轮毂轴承的研究与开发了，但现在并没有量产。与前几代产品相比，这代产品也同样在集成上做了改良，将 等速万向节与轴承做成了一体，但这样使得轮毂的尺寸变大，重量变重。第四代轮毂轴承的特点总结为：无需调整轴承间隙，轴承组装工艺更合理，重量大小跟小，润滑剂使用更高效，更持久。这代轮毂还在研发中，未进行大量使用，有待以后研究。 我所研究的装载机轮毂轴承为第二代轮毂轴承。在国内，车辆大概使用的是第二代轮毂轴承或是第一代轮毂轴承，很少有使用第三代轮毂轴承。这主要是由于国内还没有能够很好的技术来制造第三代轮毂轴承，也便没有修理技术。所以国内的轮毂轴承大致为第二代与第一代产品。 毂轴承的发展趋势 随着汽车工业发 展，对车用的轮毂轴承提出了更高的要求。对于以后轴承的发展趋势，大致为：减轻重量，降低摩擦，更加整合简单，密封性加强，以达到提高轮毂轴承的可靠性和寿命。下面是我了解到了国内外关于轮毂轴承的一些研究新趋势。 随着越来越多的的轿车配备 解决向 装及信号质量等方面存在的问题开发了集成 带 要包括法兰盘、齿圈旋转体、密封组件和轮毂，在轮毂上设有 齿圈旋转体上，并与之相配合；齿圈旋转体与法兰盘呈固定连接。本实用新型有益的效果是：该结构替代了原来的汽车转向节、轮毂、轴承的组合，既将三者的功能集成为一体，又大大减小了原结构的体积，减少了重量，同时还大大提高了可靠性 。 高性能密封圈的研究，由于汽车行驶情况复杂，轮毂轴承工作环境复杂，轴承能不进入泥浆或是污水，会使得轮毂轴承失效更快。因此我们在轮毂轴承的密封性上要提高，这样还能使润滑剂使用效率更高。 摇辗技术的应用，主要是通过是轮毂轴承与半内圈连接一体来代替紧固螺母，使得重量减轻，装配简单，减少成本，可靠 性更高。 还有就是一代一代产品研发的初衷都是为了减轻重量，减小尺寸，这在以后的轮毂轴承研发中，我们依然要考虑，减轻了重量，减小了尺寸，能够减少成本，并且减少能源使用，更加节约资源，更绿色更环保。 通过参阅其他文献，我们得到轮毂轴承失效形式中由于球与内外圈之间接触疲劳失效较多，而疲劳失效是由于接触面之间有摩擦力作用，以后的发展研究就需要在轮毂轴承接触表面间减小摩擦力，以得到更长的寿命和更好的可靠性。 2 研究的基本内容 与 拟解决的主要问题 本内容 对于装载机而言，其机器的强度与寿命是非常重要的，而 轮毂轴承作为装载机的传动单元之一，可见其重要性，所以我们对单独的轮毂轴承进行研究。我事先查看了国内外的文献资料，了解了轮毂轴承大概的工作环境，在如何得到 们必须对 且了解轮毂轴承的工况情况，然后以此为条件进行建模。如，在 么就有在直道和弯道情况下的行驶情况，又由于在弯道时，路面会有所倾斜，所以模型又与一般的弯道建模不同，在这些情况讨论完之后，我们再考虑工作情况。以此得到动载荷情况，结合寿命要求得到我们应该选用 的轮毂轴承型号。 在得到轮毂轴承之后，需要建三维模型，然后我们需要对其进行有限元分析，论证其在如上的工况下，能否达到上述要求的寿命。在达到要求寿命时，我们了解到对于轮毂轴承而言，由于其工况复杂，对轮毂轴承寿命的影响条件非常多，我做这个有限元分析，是希望通过 解决的主要问题 通过对 及对轮毂轴承的有限元分析，达到如下的一些结果：首先，通过对 到适用于 机的轮毂轴承，并且使 更好的刚度与工作寿命。其次，通过对该型号的轮毂轴承的有限元分析，来证实该型号的轮毂轴承非常适合 后，通过有限元分析，我们想进一步得到，为什么改型号轮毂轴承适合 且假如该型号轮毂轴承的一些参数发生了改变，它对 些影响是如何产生的，是通过什么形式产生的。 3 研究思路方案、可行性分析及预期成果 毂轴承的设计 对于 载机的轮毂轴承而言需要承受轴向与 径向载荷，并且受力较大，所以我所选的轴承类型为双列圆锥滚子轴承。对于我所选的轴承尺寸，我通过受力分析，得到在弯道时轴向与径向力较大，而且与弯道加速度有关，但对于 道的最高加速度是一定的，因此根据动载荷以及轴承寿命需要，以及可靠性需要，我们选择了合适的轮毂轴承尺寸。 通过上面的分析，我得到
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