[發(fā)明專利]一種角接觸球軸承的穩(wěn)健設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810673265.6
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108830005B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊周;王標;胡全全;姚旭東;郭炳帥;周忠凱;張義民
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06N3/08;G06N3/12;G06F119/02;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京易捷勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

1.一種角接觸球軸承的穩(wěn)健設(shè)計方法，其特征在于，包括：

101、針對待設(shè)計的角接觸球軸承，從所述角接觸球軸承所設(shè)計的參數(shù)中，選擇多組數(shù)據(jù)樣本，每一數(shù)據(jù)樣本包括所述參數(shù)中的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)，所述結(jié)構(gòu)參數(shù)包括滾動體直徑、軸承初始接觸角、軸承外徑和軸承內(nèi)徑；所述材料參數(shù)包括內(nèi)滾道曲率半徑、外滾道曲率半徑、滾動體彈性模量、滾動體密度和滾道彈性模量；

102、基于改進的角接觸軸承擬靜力學(xué)分析模型和處理規(guī)則，獲取每一數(shù)據(jù)樣本匹配的隨轉(zhuǎn)速變化的最大正交切應(yīng)力和剛度值；

所述處理規(guī)則為基于所述角接觸軸承擬靜力學(xué)分析模型獲取的最大正交切應(yīng)力和剛度在給定的預(yù)緊力下隨轉(zhuǎn)速變化的流程；

103、基于遺傳BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立某一轉(zhuǎn)速下所有數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的最大正交切應(yīng)力、剛度值的函數(shù)；

104、根據(jù)所述函數(shù)、查找的滾動體材料的強度、預(yù)設(shè)的內(nèi)外圈滾道材料的強度，建立應(yīng)力極限狀態(tài)方程；以及

根據(jù)所述函數(shù)、所述角接觸球軸承應(yīng)用所需的支撐剛度，建立剛度極限狀態(tài)方程；

105、基于可靠性分析原理，對應(yīng)力極限狀態(tài)方程的強度進行可靠性和靈敏度分析，以及對剛度極限狀態(tài)方程的剛度進行可靠性和靈敏度分析；

106、改變所述角接觸球軸承對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，重復(fù)步驟102至步驟105，獲得不同轉(zhuǎn)速下的強度和剛度可靠性結(jié)果；

基于可靠性結(jié)果對所述角接觸球軸承進行穩(wěn)健設(shè)計；

其中，所述步驟102包括：

S2.1、針對每一數(shù)據(jù)樣本，根據(jù)該數(shù)據(jù)樣本的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)、軸承轉(zhuǎn)速范圍和第一步長N_min:N_step:N_max、預(yù)先設(shè)定的內(nèi)圈位移初始值δ^T＝[δ_x,δ_y,δ_z,γ_x,γ_y]、滾動體初始位移v^T＝[v_r,v_z]，計算角接觸球軸承的滾動體與內(nèi)外圈滾道的接觸角α_ij和α_ej、接觸變形δ_ij和δ_ej、接觸力Q_ij、Q_ej，計算滾動體受到的摩擦力矩M_gj、離心力F_c、滾動體自轉(zhuǎn)角速度ω_bj、公轉(zhuǎn)角速度ω_mj與軸承角速度ω之間的比值：ω_bj/ω、ω_mj/ω；計算出內(nèi)外圈滾道與滾動體的載荷即位移系數(shù)K_i,K_e；

其中，N_min為角接觸球軸承的轉(zhuǎn)速的最小值，N_step為角接觸球軸承的轉(zhuǎn)速的步長，N_max為角接觸球軸承的轉(zhuǎn)速的最大值；

δ_x,δ_y,δ_z,γ_x,γ_y分別表示內(nèi)圈沿三個坐標軸X,Y,Z的位移量以及繞X軸及Y軸的轉(zhuǎn)動角位移量，v_r,v_z表示滾動體沿徑向Y和軸向Z的位移量；

S2.2、判斷滾動體受力是否平衡，如果不平衡，則獲取v_j，重復(fù)步驟S2.1；v_j表示第j個滾動體沿徑向Y和軸向Z的位移量，即第j個v_r,v_z；

S2.3、如果步驟S2.2中受力平衡，則計算滾動體和內(nèi)圈滾道的接觸力f和接觸剛度矩陣代表位移轉(zhuǎn)換矩陣，Q_j代表滾動體j施加給軸承內(nèi)圈的力向量，在Q_j的作用下滾動體j與內(nèi)圈滾道接觸處的內(nèi)圈截面產(chǎn)生一定的位移，假設(shè)作用在參考點(z_pj,r_pj)的位移向量用u_j表示；

S2.4、更新j＝j(luò)+1；

S2.5、判斷更新j是否大于滾動體個數(shù)Z1，若否，返回步驟S2.1，否則，執(zhí)行步驟S2.6；

S2.6、在更新j大于Z1時，判斷角接觸球軸承整體受力是否平衡，若否，則調(diào)整預(yù)先設(shè)定的內(nèi)圈位移初始值，重新執(zhí)行步驟S2.1；否則，執(zhí)行步驟S2.7；

S2.7、若步驟S2.6中受力平衡，則計算最大正交切應(yīng)力τ₀和剛度K，以及更新N＝N+N_step，判斷更新N是否大于N_max，若是，則執(zhí)行S2.8；其中，N表示角接觸球軸承最大正交切應(yīng)力和剛度過程中的轉(zhuǎn)速；

S2.8、輸出獲得的剛度K、最大正交切應(yīng)力τ₀。