本發(fā)明涉及一種輪轂軸承剛度計(jì)算方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，屬于軸承剛度計(jì)算。

背景技術(shù)：

1、輪轂軸承作為連接車輛車輪和懸架系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，在汽車行駛過程中承受著巨大的徑向和軸向載荷，其性能直接影響到車輛的安全性、穩(wěn)定性和舒適性。因此，準(zhǔn)確評估輪轂軸承的剛度對于確保車輛的整體性能至關(guān)重要。目前，多數(shù)輪轂軸承的剛度參數(shù)都是通過實(shí)驗(yàn)方法獲取，這些方法往往耗時(shí)長、成本高，并且受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，難以獲得精確的數(shù)據(jù)。對于有限元分析，由于模型建立復(fù)雜、參數(shù)多變，使得分析過程耗時(shí)較長，而且對于非線性材料特性的模擬存在一定的局限性。而通過公式模型的計(jì)算方法在面對新型材料或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的輪轂軸承時(shí)，誤差較大，但是計(jì)算簡單便捷，可以在一定程度上提供技術(shù)參考。但是大多數(shù)現(xiàn)有的輪轂軸承剛度計(jì)算方法并未充分考慮軸承內(nèi)部凸度的影響，而凸度是影響輪轂軸承剛度和接觸應(yīng)力分布的重要因素之一，不考慮凸度就會(huì)降低軸承剛度計(jì)算準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種輪轂軸承剛度計(jì)算方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，充分考慮軸承內(nèi)部凸度的影響，能夠提高軸承剛度計(jì)算準(zhǔn)確性。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種輪轂軸承剛度計(jì)算方法，包括以下步驟：

4、對lundberg對數(shù)型輪廓采用三段圓弧進(jìn)行擬合，得到圓弧擬合型滾子輪廓；

5、依據(jù)圓弧擬合型滾子輪廓建立雙列圓錐滾子軸承靜力平衡方程；

6、基于雙列圓錐滾子軸承靜力平衡方程，采用切片法獲取考慮預(yù)緊力的徑向載荷、軸向載荷和轉(zhuǎn)矩作用下雙列圓錐滾子軸承的位移和載荷的關(guān)系；

7、通過隱函數(shù)微分方法對雙列圓錐滾子軸承的位移和載荷的關(guān)系進(jìn)行求解得到軸承軸向和徑向剛度模型；

8、將軸承基本參數(shù)輸入到軸承軸向和徑向剛度模型計(jì)算得到軸承剛度。

9、所述對lundberg對數(shù)型輪廓滾子采用三段圓弧進(jìn)行擬合，得到圓弧擬合型滾子輪廓包括：

10、lundberg對數(shù)型滾子表面輪廓的曲線函數(shù)為：

11、?????????????????????????????????（1）

12、式中，x為沿滾子母線的位置、y1為修行值、為材料泊松比、e為滾子的彈性模量、q為滾子修形設(shè)計(jì)時(shí)滾子的最大受力、為滾子有效接觸長度；

13、三段圓弧擬合曲線輪廓的曲線函數(shù)為：

14、????（2）

15、式中，y2為擬合后修行值、2c為兩個(gè)兩段圓弧交點(diǎn)之間的距離、r1為中間段圓弧的半徑，r2為兩側(cè)段圓弧的半徑。

16、所述基于圓弧擬合型滾子輪廓建立雙列圓錐滾子軸承靜力平衡方程包括：

17、以內(nèi)圈與滾動(dòng)體接觸為分析對象，靜力平衡方程為：

18、????????????????????????????????（3）

19、將內(nèi)圈與滾子視為一個(gè)整體，對第一列軸承進(jìn)行分析，在外力作用下，軸承內(nèi)圈與外圈之間的軸向位移、徑向位移和法向位移有：

20、???????????????????????????????????（4）

21、其中，分別代表滾動(dòng)體與外滾道、內(nèi)滾道及擋邊的接觸力,分別代表滾動(dòng)體與外滾道、內(nèi)滾道和擋邊的接觸角；

22、第個(gè)滾子處軸承外圈之間的法向位移量為：

23、??????????????????????????????（5）

24、式中為第個(gè)滾子方位角，

25、???????????????????????????????????????（6）

26、其中，z為單列軸承滾子個(gè)數(shù)；

27、如果施加了軸向預(yù)負(fù)荷，則軸向預(yù)變形為：

28、???????????????????????????????????（7）

29、????????????????????????????????????（8）

30、式中為滾子有限接觸長度，為滾子平均直徑；

31、設(shè)兩列軸承中心距為dc，軸承中心節(jié)圓直徑為dm，此時(shí)，總的軸向位移和徑向位移分別為：

32、???????????????????????????????????（9）

33、???????????????????????????????????（10）

34、其中θ為外載荷作用下內(nèi)圈與外圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)角。

35、所述基于雙列圓錐滾子軸承靜力平衡方程，采用切片法建立考慮預(yù)緊力的徑向載荷、軸向載荷和轉(zhuǎn)矩作用下的雙列圓錐滾子軸承的位移和載荷的關(guān)系包括：

36、在對有凸度的圓錐滾子進(jìn)行變形分析時(shí)，采用切片法處理，滾子修行量相當(dāng)于滾子負(fù)的法向位移量，在切片處需抵消修行量后滾子才與滾道發(fā)生接觸，則有第個(gè)滾子處，第個(gè)切片位置的法向位移量為：

37、???????????????????????????（11）

38、??????????（12）

39、????????????????????????????????????（13）

40、所以第個(gè)滾子總接觸力為:

41、????????????（14）

42、式中為為第個(gè)滾子受到載荷的切片數(shù)，n為每個(gè)滾子的切片數(shù)；

43、上述得到第個(gè)滾子的法向接觸力，再將各個(gè)滾子的法向接觸力分解為軸向力和徑向力進(jìn)行疊加，就能得到第一列軸承整體所受到的軸向力和徑向力，

44、??????????????(15)

45、???????（16）

46、由接觸載荷產(chǎn)生的抵抗力矩一部分是載荷的軸向分量對軸承中心o所產(chǎn)生的力矩，另一部分是接觸載荷的徑向分量對軸承中心o所產(chǎn)生的力矩，而總的抵抗力矩為：

47、??????????（17）

48、其中，是總的軸向抵抗力矩，是總的徑向抵抗力矩；

49、將兩列軸承的相應(yīng)載荷進(jìn)行疊加，可以得到成對軸承的平衡方程：

50、???????????????????????????????（18）

51、式中，下標(biāo)為對應(yīng)軸承的列數(shù)，mmcj為外載荷作用下第j列軸承產(chǎn)生的總抵抗力矩；mm為保持軸承靜力平衡需施加的總抵抗力矩；

52、所述通過隱函數(shù)微分方法對雙列圓錐滾子軸承的位移和載荷的關(guān)系進(jìn)行求解得到軸承軸向和徑向剛度模型包括：

53、根據(jù)軸承剛度定義，軸承的徑向剛度和軸向剛度可由下式表示：

54、????????????????????????????????????????????（19）

55、?????????????????????????????????????????????（20）

56、通過隱函數(shù)微分方法求解軸承剛度:

57、?????????????????????????????????????????（21）

58、????????????????????????????????????????（22）

59、綜合上述得到剛度模型有：

60、??????????????????????（23）

61、???????????????????????????（24）

62、其中，δnijλ為第j列軸承、第i個(gè)滾子、第λ個(gè)切片位置的法向位移量。

63、對lundberg對數(shù)型輪廓采用三段圓弧進(jìn)行擬合通過編寫matlab程序進(jìn)行擬合。

64、雙列圓錐滾子軸承靜力平衡方程建立后通過編寫matlab程序進(jìn)行應(yīng)力分布分析。

65、軸承軸向和徑向剛度模型計(jì)算通過編寫matlab程序來實(shí)現(xiàn)。

66、第二方面，本發(fā)明提供一種輪轂軸承剛度計(jì)算裝置，包括；

67、圓弧擬合模塊，用于對lundberg對數(shù)型輪廓采用三段圓弧進(jìn)行擬合，得到圓弧擬合型滾子輪廓；

68、靜力平衡方程建立模塊，用于依據(jù)圓弧擬合型滾子輪廓建立雙列圓錐滾子軸承靜力平衡方程；

69、位移和載荷關(guān)系獲取模塊，用于基于雙列圓錐滾子軸承靜力平衡方程，采用切片法建立考慮預(yù)緊力的徑向載荷、軸向載荷和轉(zhuǎn)矩作用下的雙列圓錐滾子軸承的位移和載荷的關(guān)系；

70、剛度模型求解模塊，用于通過隱函數(shù)微分方法對雙列圓錐滾子軸承的位移和載荷的關(guān)系進(jìn)行求解得到軸承軸向和徑向剛度模型；

71、軸承剛度計(jì)算模塊，用于將軸承基本參數(shù)輸入到軸承軸向和徑向剛度模型計(jì)算得到軸承剛度。

72、第三方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序/指令，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8中任一所述的輪轂軸承剛度計(jì)算方法的步驟。

73、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種輪轂軸承剛度計(jì)算方法，對lundberg對數(shù)型輪廓采用三段圓弧進(jìn)行擬合，得到圓弧擬合型滾子輪廓，便于加工，解決lundberg對數(shù)不便加工的問題，另外采用切片法獲取考慮預(yù)緊力的徑向載荷、軸向載荷和轉(zhuǎn)矩作用下雙列圓錐滾子軸承的位移和載荷的關(guān)系，能夠考慮凸度和預(yù)緊力對軸承剛度的影響，實(shí)現(xiàn)對雙列圓錐滾子軸承剛度進(jìn)行精確計(jì)算，能夠?yàn)檩S承和軸承最佳預(yù)緊力的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。