列車軸箱軸承的可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì).pdf

1、高速鐵路擁有諸多極為顯著的優(yōu)勢，如安全性高、行車速度高、能耗低、環(huán)境污染輕、舒適性高等，它對全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展起到十分重要的作用。而列車作為鐵路的技術(shù)核心，綜合集成了機(jī)械、材料、計(jì)算機(jī)等諸多現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。軸承作為列車關(guān)鍵部件之一，同樣起到相當(dāng)重要的作用。在列車運(yùn)行過程中，軸箱軸承的內(nèi)圈與軸通過一定量的過盈配合形式，用以傳遞扭矩，軸承內(nèi)圈隨軸旋轉(zhuǎn)，承受循環(huán)載荷，軸承外圈與軸箱固定，并不旋轉(zhuǎn)，而且承受局部載荷。軸承涉及了接觸問題，因此分析較

2、為復(fù)雜。由于軸承特有的接觸形式，在受載后的高應(yīng)力區(qū)，軸承結(jié)構(gòu)易于產(chǎn)生應(yīng)力集中過大的現(xiàn)象，同時產(chǎn)生裂紋甚至發(fā)生破壞。軸承的可靠性可直接影響到整個列車的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至影響到整車的安全，因此，研究并分析軸承中某些設(shè)計(jì)參數(shù)對軸承可靠度的影響，為列車關(guān)鍵部件的可靠性研究提供了較為系統(tǒng)的理論和方法。
　　本文在大量吸收國內(nèi)外有關(guān)結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)與可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)的研究基礎(chǔ)之上，對軸承的結(jié)構(gòu)可靠性及可靠性靈敏度問題進(jìn)行了分析研究。主要分析的內(nèi)容有:

3、首先，進(jìn)行軸承內(nèi)圈與軸的過盈接觸分析，并對軸承內(nèi)圈進(jìn)行強(qiáng)度分析，以確保軸承與軸的良好裝配狀態(tài)。其次，建立列車軸承的參數(shù)化模型，設(shè)定軸承上相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并根據(jù)軸承實(shí)際所受載荷工況的要求，結(jié)合非線性接觸理論，利用有限元法分析了軸承結(jié)構(gòu)中滾子與內(nèi)、外圈接觸處的應(yīng)力大小與接觸情況，得到應(yīng)力分布狀況，確定軸承在載荷作用下的危險部位的應(yīng)力值，并對軸承在靜載荷下進(jìn)行強(qiáng)度分析。再次，通過iSIGHT試驗(yàn)設(shè)計(jì)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法(BP網(wǎng)絡(luò))，擬合出軸承危

4、險部位最大應(yīng)力與結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)關(guān)系，對軸承進(jìn)行了可靠性設(shè)計(jì)。結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及可靠性靈敏度方法，得出各參數(shù)對軸承結(jié)構(gòu)可靠度的敏感程度。最后，以輕量化為原則，對軸承的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)，建立軸承質(zhì)量與結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)關(guān)系，使其在滿足可靠度的前提下，對結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的靈敏度降到最低，并得到了優(yōu)化后的參數(shù)尺寸及可靠度，從而提高了軸承的穩(wěn)健性。
　　通過本文的研究，總結(jié)出用于軸承的可靠性穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法，確保軸承以一定的可靠度正常運(yùn)行，并