[發明專利]一種四點接觸球軸承設計方法

在審

• 申請號: 202210306491.7
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114638069A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 邱明;王亞濤;王東峰;殷勇;董艷方;楊傳猛;李迎春;杜輝;李軍星;龐曉旭
• 申請（專利權）人: 河南科技大學;洛陽軸承研究所有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06N3/12;G06F111/04;G06F111/08;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏

本發明提供了一種四點接觸球軸承設計方法，屬于球軸承設計技術領域。本發明根據軸承設計的基本參數，采用遺傳算法對軸承進行設計，根據設計要求構建遺傳算法的適應度函數，通過種群迭代的方式求解設計變量的最優解。根據設計變量的最優解設計四點接觸球軸承，并對其在一定預緊力下的振動情況進行評價，若軸承振動超過設定標準，設計出來的四點接觸球軸承質量較差，難以滿足設計要求。此時，對軸承尺寸的約束條件進行調整，采用遺傳算法重新設計，直到滿足設計要求，以保證設計出的軸承質量良好。

技術領域

本發明提供了一種四點接觸球軸承設計方法，屬于球軸承設計技術領域。

背景技術

四點接觸球軸承是一種分離型軸承，因其可以承受雙向軸向載荷，被廣泛應用于工業機器人、精密轉臺、航空航天設備及風力發電機組等領域。隨著科技進步，長壽命、發熱少、振動小的四點接觸球軸承成為發展方向。然而在軸承設計過程中，由于缺乏合適的四點接觸球軸承設計方法，人們只能通過不斷設計、校核，最終滿足產品的設計要求。這種方法費事費力、效率低下，因此，尋找一種適合四點接觸球軸承的設計方法具有重要意義。

目前，國內外許多專家在軸承優化設計方面開展了許多工作，但一般都是以軸承的額定動載荷、額定靜載荷、旋滾比、摩擦力矩等進行單目標或者多目標的優化設計，且研究對象一般都是角接觸球軸承或圓柱滾子軸承。

一方面，角接觸球軸承或圓柱滾子軸承的設計優化方法無法直接轉用于四點接觸球軸承的設計，導致四點接觸球軸承的設計效率低下。另一方面，四點接觸球軸承作為電子產品的關鍵零部件，軸承性能直接影響其可靠性，隨著對性能要求的不斷提高，對軸承振動噪聲的控制也提出了更高的要求，然而在研究軸承設計優化方法時，很少考慮軸承的振動，導致設計出的四點接觸球軸承質量較差，難以滿足設計要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種四點接觸球軸承設計方法，用于解決設計四點接觸球軸承時質量差的問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種四點接觸球軸承設計方法，包括如下步驟：

S1、獲取四點接觸球軸承的基本參數；所述基本參數包括軸承內徑和軸承外徑；

S2、將所述基本參數作為遺傳算法的輸入，設置軸承尺寸的約束條件，并根據軸承的額定動載荷、額定靜載荷、旋滾比、摩擦力矩和剛度中的至少兩個構建遺傳算法的適應度函數，選擇適應度較大的個體進行種群迭代，在迭代結束時輸出軸承內圈溝曲率半徑系數f_i、軸承外圈溝曲率半徑系數f_e、鋼球直徑D_w、軸承節圓直徑d_m和原始接觸角α⁰；

S3、根據步驟S2得到的軸承內圈溝曲率半徑系數f_i、軸承外圈溝曲率半徑系數f_e、鋼球直徑D_w、軸承節圓直徑d_m和原始接觸角α⁰構建軸承模型，根據軸承模型在設定預緊力下外圈發生振動前、后的外圈溝曲率中心位置的變化情況，建立所述振動方程；

S4、對步驟S3建立的振動方程進行求解，得到軸承的徑向振動加速度；

S5、根據所述徑向振動加速度，確定四點接觸球軸承在設定預緊力作用下的振動結果；

S6、若所述振動結果大于預先設定的振動標準，則重復步驟S2-S5，直到振動結果小于預先設定的振動標準；若所述振動結果小于預先設定的振動標準，則根據步驟S2得到的軸承內圈溝曲率半徑系數f_i、軸承外圈溝曲率半徑系數f_e、鋼球直徑D_w、軸承節圓直徑d_m和原始接觸角α⁰設計四點接觸球軸承。