裂紋對汽車輪轂軸承影響的仿真及試驗研究.pdf

1、輪轂軸承是車輛的重要支承，具有接觸面積小、應(yīng)力相對集中等特點。一旦輪轂軸承出現(xiàn)故障，將影響到汽車的安全性和舒適性，表面裂紋作為軸承出現(xiàn)故障的重要原因，有很大的研究價值。本文以某車輛后橋輪轂軸承32218為研究對象，在不同工況條件下，通過有限元仿真探究早期裂紋的故障機理，并通過試驗提取裂紋故障特征，為研究軸承的早期故障診斷提供理論基礎(chǔ)，具有重大意義。
　　本文首先介紹了有限元的接觸問題，并對軸承進行了力學(xué)計算分析，然后根據(jù)軸承的測量

2、參數(shù)，在合理的假設(shè)條件下建立了軸承的有限元模型，通過有限元計算確定了模型的正確性，在靜態(tài)下獲得了軸承在裂紋處的應(yīng)力特點和沿裂紋切面軸承單元的應(yīng)力分布情況，以此推斷出軸承裂紋處易出現(xiàn)故障的原因。
　　基于ABAQUS/Explicit顯式動力學(xué)，對裂紋軸承進行了有限元動力學(xué)分析，首先分析了運動狀態(tài)下軸承的瞬時應(yīng)力情況，然后分析了轉(zhuǎn)速不變載荷增加和載荷不變轉(zhuǎn)速增加兩種情況下，裂紋處單元應(yīng)力的變化和裂紋對軸承加速度的影響，得到了載荷和轉(zhuǎn)

3、速影響軸承性能的原因，為試驗情況下研究裂紋打下理論基礎(chǔ)。
　　搭建了軸承綜合性能智能測試試驗臺，并完善了振動和聲發(fā)射數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確定了軸承裂紋類型、試驗載荷和轉(zhuǎn)速，設(shè)計并最終完成3因素3水平的正交試驗，確定了因子對軸承性能的影響程度從大到小依次是：軸承轉(zhuǎn)速、裂紋方向、軸承載荷。
　　通過分析信號在時域、頻域以及時頻域上的處理方法和這些方法的優(yōu)缺點，找出了最適合本次試驗分析的信號處理方法—小波包分析法，以獲得最為需要的特征信

4、息。通過對振動和聲發(fā)射信號的小波包分析，并利用正交試驗法得出裂紋的最佳振動特征頻段為：2.73kHz—3.12 kHz，最佳聲發(fā)射特征頻段為：93.78 kHz—109.41 kHz，這些頻段與軸承裂紋的出現(xiàn)及變化都有很大的關(guān)聯(lián)度，且不受其他外部因素的干擾。
　　本論文以有限元仿真獲得軸承早期裂紋故障機理，為之后研究裂紋擴展和故障分析提供理論基礎(chǔ)；以正交試驗研究及小波包數(shù)據(jù)處理方法獲得軸承裂紋特征頻段，為下一步進行的數(shù)據(jù)融合及智能