轮毂轴承单元参数化设计及有限元分析

【摘要】汽车轮毂轴承单元是汽车轴承中要求较高，也是直接关系到汽车的安全性能的零部件，目前第三代轮毂轴承单元已经广泛运用到轿车上。为了增强汽车可操作性，减小制动抖动和噪声，提高经济性及安全舒适性，轮毂轴承单元需向集成化、轻量化、高刚度、高可靠性、长寿命等各种高性能发展。轮毂轴承的很多性能指标与其本身力学性能密切相关，分析轮毂轴承单元的载荷分布是分析其性能指标的关键步骤之一。与通用轴承相比，轮毂轴承与汽车其它构件连接关系特殊，外部载荷非常复杂，如路面状况、轮胎特性、车速、驾驶习惯等。为了提高产品设计质量、缩短开发周期、降低开发成本，CAD与CAE技术需更多使用在产品开发上。本论文基于SolidEdge二次开发技术，介绍了一种快速实现零件参数化设计的方法。通过建立VisualBasic语言，Access数据库和SolidEdge三者间的联系，以轮毂轴承单元内圈为例，介绍其实现的原理、方法及关键技术。对关键尺寸定义变量名，然后改变关键尺寸，使得快速生成三维新实体及装配体，为分析过盈接触对装配应力的影响提供了快速的建模，达到了软件的自动化。数据库的使用为数据的存储、数据的管理及日后提取与检索提供了相当的便利。分析了轮毂轴承单元芯轴与内圈过盈装配力，其次根据汽车在稳态转弯过程中轮毂轴承单元外载荷受力分析。利用软件SolidEdge建立三维实体模型并与软件ANSYSWorkbench协同仿真有限元分析。对轮毂轴承单元芯轴与内圈进行过盈配合力及外载荷共同作用下的静力学分析，着重介绍如何设计过盈配合下的接触模型。分析结果表明芯轴铆合翻边处最容易失效，应作为设计的重点考虑部位，结果与实际道路下汽车轮毂轴承单元最容易破坏区域相吻合，证明有限元模型的可行性。在过盈配合接触分析时，通过控制变量法研究了过盈量、摩擦系数、几何形状，对轮毂轴承单元芯轴与内圈的过盈装配应力的影响。最后通过对最容易破坏区域芯轴铆合翻边处进行结构优化，比较优化后与优化前的结果，优化效果较为明显，提高了轮毂轴承单元的性能。
【作者】林辉；
【导师】赵文礼；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】轮毂轴承单元；参数化设计；过盈配合；有限元分析；结构优化；

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