W2R型汽车水泵轴连轴承力学性能研究

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水泵轴连轴承因其体积小、结构紧凑、装卸简单、成本价格低等优势,被广泛用于中、大型车辆的发动机冷却水泵及其他机械中。目前,传统的水泵轴连轴承可分为球-球(WB型)和滚子-球(WR型)两种基本结构。随着我国机械领域对轴承性能要求的不断提高,传统轴连轴承的不足之处逐渐明显,如精度低、噪声大、承载能力小、寿命达不到技术指标等。为满足水泵轴连轴承的技术指标要求,提出了两柱一球(W2R型)新型轴连轴承结构,并对新的轴连结构进行了力学性能研究。主要研究内容如下:1.建立通用力学分析模型,并进行结构优化分析。基于赫兹接触理论,考虑轴承工作受载时转轴发生的挠度变形对水泵轴连轴承内部载荷分布的影响,建立了水泵轴连轴承通用力学分析模型。根据轴连轴承通用性力学模型,用Matlab编程软件编写轴连轴承性能分析程序,在特定工况下对比分析了轴连轴承结构类型的力学性能,结果表明W2R型轴连结构具有较高的承载刚性,并满足长寿命性能要求。2.W2R型轴连轴承力学性能研究。基于通用力学分析模型,研究了各结构参数对W2R型轴连轴承的载荷分布、刚度和寿命等力学性能。3.W2R型轴连轴承转子动力学研究。基于W2R型轴连结构,建立刚性轴条件下考虑转轴倾斜角的转子-轴连轴承动力学分析模型,并用Matlab编程软件编写相应的动力学程序,分析轴连轴承结构参数及工况参数对其动态条件下水泵轴连轴承的振幅变化的影响,实现优化参数、提高轴承性能的目的。4.W2R型轴连轴承力学模型验证。通过成熟的商业仿真软件仿真KISSsoft、Adams及企业现有的轴连轴承试验机验证了本文所建立的轴连轴承力学分析模型的可行性。本文在建立通用力学分析模型时,考虑了转轴挠度变形的影响,使得计算结果更加准确、可靠;在建立转子动力学分析模型时,考虑了转轴的倾角变形,使得轴连轴承内部接触状态更加接近实际情况。本文所建立的轴连轴承力学分析模型不仅对于此类轴承的理论分析研究具有借鉴意义和价值,还可为轴连轴承结构参数优化和精确寿命评估提供参考。
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