[发明专利]基于多轴随机道路载荷下轮毂轴承服役寿命快速评估方法

说明书

本发明公开了多轴随机道路载荷下轮毂轴承服役寿命快速评估方法，包括以下步骤：获取实测汽车轮心载荷谱，并将所述车轮轮心载荷转换成轮毂单元所受轴向与径向载荷；将所述轮毂单元所受轴向、径向载荷进行载荷等级划分，并进行联合分布计数；根据轴承滚子滚道之间的变形协调关系，建立联合载荷下轴承接触模型，根据所述轴承接触模型及所述联合分布计数结果，计算不同载荷下轴承的实际接触载荷；通过所述轴承实际接触载荷计算轴承的当量动载荷及寿命，得到轴承总的当量损伤。本发明能够准确有效的得到轮毂轴承的服役寿命，为轮毂轴承的设计选型及寿命预测提供参考依据。

技术领域

本发明属于轮毂单元可靠性分析领域，具体涉及基于多轴随机道路载荷下轮毂轴承服役寿命快速评估方法。

背景技术

轮毂轴承是汽车上的重要安全部件，承载车身重量同时为轮毂转动提供精确的引导，实现车身平动与车轮转动的一个重要过渡。与普通工业轴承服役条件不同，轮毂轴承运行时不仅承受频繁交变的扭矩-转速工况，而且还要承受车身重力及来自轮胎-路面间复杂的多轴随机载荷，其动态冲击更多、失效风险更大，载荷的复杂性也增加了轮毂轴承的受力分析及寿命预测难度。在工业领域，轴承作为极易失效部件，一直是产品寿命分析的重点对象。目前，轴承寿命的计算仅限于特定载荷工况，通过轴承寿命经验公式进行理论计算，对于复杂载荷情况主要通过修正系数进行补充。该方法难以准确反映复杂载荷工况下的轴承寿命，且按照轴承寿命经验公式计算得到的轴承当量动载荷未考虑滚子实际接触载荷，导致轴承实际服役寿命与理论寿命存在较大差异。为此有必要提出一种基于随机道路载荷耦合效应下，实现快速预测轴承的服役寿命的方法。

发明内容

针对目前轴承载荷寿命计算方法难以准确反映复杂载荷工况下的轴承寿命问题，本发明提出一种基于多轴随机道路载荷下轮毂轴承服役寿命快速评估方法，能够完成试验场多轴随机道路载荷下轮毂轴承寿命计算，为轮毂轴承的设计选型及服役寿命预测提供参考依据。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供基于多轴随机道路载荷下轮毂轴承服役寿命快速评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取实测汽车轮心载荷谱，并将所述车轮轮心载荷转换成轮毂单元所受轴向与径向载荷；

将所述轮毂单元所受轴向、径向载荷进行载荷等级划分，并进行联合分布计数；

根据轴承滚子—滚道之间的变形协调关系，建立联合载荷下轴承接触模型，根据所述轴承接触模型及所述联合分布计数结果，计算不同载荷下轴承实际接触载荷；

通过所述轴承实际接触载荷计算轴承的当量动载荷及寿命，得到轴承当量总损伤,根据所述当量总损伤计算轴承的实际服役寿命。

优选地，所述车轮轮心载荷转换成轮毂单元所受轴向与径向载荷的转换方法为：构建车辆坐标系，根据车辆坐标系方向，将车轮所受x、z方向的载荷合成为轮毂单元所承受的径向载荷，将车轮所受y方向的载荷合成为轮毂单元所承受的轴向载荷，同时计算出径向载荷对轴承造成的弯矩。

优选地，所述载荷等级划分的具体方法包括：根据轴承所受径向载荷与轴向载荷的大小，将轴承所受径向载荷与轴向载荷平均划分成若干个载荷等级。

优选地，根据所述联合分布计数结果，统计不同载荷下的作用频次，得到不同载荷等级下轴承旋转圈数。

优选地，所述轴承接触模型的构建方法为：根据轴承滚子—滚道间的变形协调关系以及弯矩作用下滚子角位移及滚道错位，建立在外载荷径向力、轴向力以及弯矩作用下的圆锥滚子轴承平衡方程。

优选地，所述实际接触载荷的计算过程为：将所述联合分布计数结果输入到所述接触载荷计算模型中，采用数值迭代法求解所述接触载荷计算模型，得到不同载荷下轴承的实际接触载荷。

优选地，所述当量动载荷及寿命采用修正的Lundberg-Palmgren轴承寿命理论方法进行计算。