微型汽車半軸支承軸承性能優(yōu)化及相關理論與試驗研究.pdf

1、隨著國民經濟的快速發(fā)展，我國汽車保有量不斷增加，由于使用汽車而導致的燃油消耗量也在逐年增長。汽車燃油的大量消耗造成的最直接后果就是尾氣排放量的急劇增加，造成了巨大的環(huán)境污染。為積極應對形勢越來越嚴峻的環(huán)保問題，與汽車行業(yè)相關的各種法律法規(guī)也正在變的越來越嚴格。提高汽車燃油經濟性，減少汽車產品使用過程中的環(huán)境污染，已經成為所有汽車企業(yè)面臨的一項重大課題。
　　由于傳動系統(tǒng)的技術狀況對汽車的燃油經濟性具有較大影響，因此提高汽車傳動系統(tǒng)

2、的傳動效率對于改善汽車燃料經濟性具有重要意義。為了有針對性地開展傳動系統(tǒng)優(yōu)化工作，本文設計了一種適用于前置后驅車型的傳動系統(tǒng)內部阻力分配測試方法，利用該方法對幾款國產微型汽車進行診斷，發(fā)現(xiàn)半軸支承軸承的摩擦功率損失過大是影響國產微型汽車燃油經濟性的重要原因之一。
　　因此，本文選擇半軸支承軸承（包括差速器軸承和輪轂軸承）為研究對象，以提高汽車傳動系統(tǒng)的傳動效率為研究目的，從半軸支承軸承的結構優(yōu)化、差速器軸承的預緊力控制以及輪轂軸承

3、工作游隙的控制等幾個方面開展了詳細研究。主要研究工作可以概括為以下幾個方面：
　?。?）構建了差速器軸承多目標優(yōu)化設計的數(shù)學模型，利用遺傳算法對差速器軸承內部結構參數(shù)進行了優(yōu)化求解，并通過試驗測試對數(shù)學模型的有效性進行了驗證?；谀Σ亮販y試，研究了輪轂軸承摩擦力矩與填脂量之間的關系，通過曲線擬合建立了兩者之間的數(shù)學關系式，并驗證了關系式的可靠程度。通過開展試驗測試，研究了輪轂軸承密封的結構形式對摩擦力矩的影響。結合微型汽車的具體

4、應用，針對當前輪轂軸承使用過程中存在的問題與不足，設計了一款外形結構經過優(yōu)化的非標輪轂軸承，并對該非標設計方案進行了數(shù)值模擬分析，分析結果表明：與原來方案相比，該非標設計方案不僅可以改善輪轂軸承的接觸應力分布，而且能夠提高輪轂軸承的疲勞壽命。
　　（2）基于赫茲理論和能量理論，構建了預緊狀態(tài)下微型汽車差速器軸承摩擦力矩的數(shù)學模型。建立了微型汽車差速器軸承的數(shù)值模型，并驗證了數(shù)值模型的有效性。利用差速器軸承的數(shù)值模型，對差速器軸承的

5、預緊變形量與預緊力之間的關系進行了研究，并分析得出了預緊變形量與預緊力之間的數(shù)學關系式。結合微型汽車的具體工作條件，對差速器軸承開展受力分析，計算得出了差速器軸承預緊時所需的最小預緊力，進而確定了對應的最小預緊變形量。研制了一款專門用于微型汽車驅動橋傳動效率測試的試驗臺，并設計了一種微型汽車驅動橋傳動效率的測試方法。利用所研制的試驗臺開展測試，研究了差速器軸承的預緊變形量大小對微型汽車驅動橋傳動效率的影響規(guī)律。
　?。?）通過系統(tǒng)

6、研究影響輪轂軸承工作游隙的關鍵因素，構建了一個綜合考慮軸承配合、內部溫差及外界負載等因素的工作游隙數(shù)學控制模型，并對該數(shù)學模型的可靠性進行了驗證?；谖⑿推嚨男袠I(yè)特點與制造水平，設計了一套能對微型汽車輪轂軸承工作游隙進行精確控制的方法，通過對輪轂軸承進行優(yōu)選從工藝上實現(xiàn)了對輪轂軸承工作游隙的精確控制，克服了傳統(tǒng)方法通過采用推薦值來控制軸承工作游隙的局限性?；陟o力學建立了輪轂軸承內部載荷分布的數(shù)學模型，根據(jù)L-P疲勞壽命理論，對輪轂軸

7、承疲勞壽命與工作游隙之間的關系進行了仿真分析，結果表明：當工作游隙控制在-10μ與10μ之間時，輪轂軸承可以獲得較為理想的疲勞壽命。在此基礎上，通過臺架試驗研究了輪轂軸承工作游隙的大小對驅動橋傳動效率的影響，通過比較分析，得出了一組較為理想的輪轂軸承工作游隙范圍值。
　?。?）在以上研究的基礎上，通過開展整車試驗測試對相關研究成果進行了驗證，測試內容包括綜合油耗測試和傳動系統(tǒng)阻力測試，試驗表明：本文有關半軸支承軸承的研究成果應用于