论文部分内容阅读
主销推力轴承作为汽车转向桥的重要部件,其工作性能直接影响到汽车的行驶安全性和稳定性。在车身载荷和车轮支撑力的作用下,轴承始终在偏心受压的工况下工作,轴承偏载一侧更易过早地出现失效。研究表明轴承接合面处接触压力分布不均是造成其失效的主要因素,通过对接触接合面进行微量修形可以有效改善接触压力分布,提高轴承的工作精度和寿命。因此,开展弹性结构接合面修形方法研究,并以主销推力轴承作为研究对象进行应用研究,对解决弹性接触修形问题具有重要的意义。 传统研究方法中,以Lundberg对数曲线为基础的修形设计不能适应于复杂工况下的接合面修形;结合有限元软件进行反复迭代的修形具有较高计算复杂度,并且需要较大的计算量;利用接触变形直接估算修形量的半经验方法,很难获得有效的优化效果。针对以上不足,本文提出一种新的弹性接触修形方法,完成的主要研究工作如下: (1)最佳接触压力分布模型研究。基于数学规划理论,在满足零部件力平衡条件和变形协调条件下,建立起两种求解最佳接触压力分布的优化模型—最小二乘优化模型和极小化极大优化模型,并通过实例论证出最佳优化模型。 (2)弹性接触修形新方法研究。基于有限单元法的基本原理,提出了一种综合考虑各接触节点间修形量与接触压力相互作用的耦合刚度计算思想。针对静定边界结构,提出一类高效、精确的以求解接触刚度矩阵为核心的修形计算方法,仅需一次结构分析就可实现优异的修形。针对超定边界结构,在考虑接合面修形对修形区域接触特征参数、位移边界条件影响的基础上,建立起基于极小化极大数学模型的求解算法,仅需低次的线性计算就可实现最优修形。 (3)基于接触修形新方法的主销推力轴承接合面修形研究。通过对车桥模型进行适当地简化,将主销推力轴承的修形问题转换为一类求解超定边界条件下的非线性接触修形,在考虑接合面修形对多域接触条件非线性影响的基础上,将轴承接合面的修形优化问题转化为低阶的数学问题,进而实现最优修形。 通过对主销推力轴承接合面修形模型等算例的对比分析,表明本文提出的基于最佳接触压力分布的接合面修形算法具有高精度、高效率的特点,为解决推力轴承易失效问题提供了一种新的思路,同时所提出的修形方法也能够有效应用于一般弹性接触修形问题的求解。