鲍中瀚 毛宇航

摘要： 对于目前车用轮毂轴承实际广泛应用，需要对车用轮毂轴承具有更深入的参数评价，以车用轮毂轴承作为研究对象，建立三维立体实体模型，导入Workbench进行有限元分析。根据国家标准的轴承极限载荷和转速下，得到车用轮毂轴承在径向载荷作用下的形变情况与接触应力、应变大小分布。有限元仿真结果表明轴承形变和应力、应变主要分布在车用轮毂轴承内、外滚道，以及对该轴承进行模态分析给予轴承旋转时振动特性。

Abstract： For the current wide application of automotive wheel bearings， it is necessary to have a more in-depth parameter evaluation of automotive wheel bearings. With automotive wheel bearings as the research object， a three-dimensional solid model is established and imported into Workbench for finite element analysis. According to the national standard bearing limit load and speed， the deformation and the distribution of contact stress and strain of the vehicle wheel bearing under radial load are obtained. The finite element simulation results show that the deformation， stress， and strain of the bearing are mainly distributed in the inner and outer raceways of the automotive wheel bearing， and the modal analysis of the bearing gives the vibration characteristics of the bearing during rotation.

关键词： 车用轮毅轴承;有限元分析;接触应力;应变

Key words： vehicle wheel bearing;finite element analysis;contact stress;strain

中图分类号：U463.6                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）23-0030-02

1  经典接触Hertz理论和理论分析

随着工业技术的高速发展，对轴承的要求也越来越高，如结构小型化，尺寸精密化，速度高速化、高真空等更苛刻的工况条件也日益增多，钢制轴承在某些性能方面已无法满足其使用要求[1]。车用轮毂圆柱滚子轴承是一种新型滚子轴承[2-5]。车用轮毂轴承是中低速机车轮对常用的关键零部件，在机车服役中，高周疲劳是整个行走功能部件中失效概率最高的过程[6]。

在1881年，赫兹求得接触应力及变形的解经典问题，至今，仍被人們广泛研究和引用。当滚动体与内外圈滚道接触时，圆柱滚子内圈受到径向负载。此时滚动体与内圈、外圈发生线接触，接触受力分析如图1所示。

已知，当滚动体内圈受到负载时，对于给定的滚动体-滚道的法向负载[7]为Q=Knδn（1）

对于n指数为点接触时，为3/2;n指数为线接触时，为10/9。……