深沟球轴承优化设计.ppt

优化设计 主讲:李尚勇 洛阳轴研科技股份有限公司产品开发部 内容简介 一、概述 二、优化设计基础（优化设计计算方法） 三、深沟球轴承优化设计及主要参数 四、结构及结构参数设计 五、密封轴承设计 六、轴承设计举例 七、深沟球轴承发展方向 一、概述 深沟球轴承的特点： 量大面广，其基型及其变形结构产品占轴承总产量的70%以上 优化设计水平与国外公司比较： 一、概述 二、优化设计方法 机械优化设计包括建立优化设计问题的数学模型和选择恰当的优化方法与程序两方面的内容列出每个主题要花费的时间 网格法、牛顿法、共轭梯度法、坐标轮换法、鲍为尔法、随机方向法、惩罚函数法、线形逼近法、广义简约梯度法等等 深沟球轴承优化设计的特点： 就深沟球轴承优化设计而言，它属于一种离散变量优化设计问题，其具体表现在： 1 深沟球轴承的滚动体数量有限、为离散的自然数； 2 深沟球轴承的滚动体已经标准化，其直径为有限个离散值； 3 深沟球轴承外型尺寸为一系列离散的标准值。 网格法简介： 网格法是解非线形规划的最简单的方法，事实上它是一种穷举法。 设问题为： 极小化 f(x), x∈En 满足约束 gi(x)≥0, j=1,…,m. 变量的取值范围为 ai≤xi≤bi , I=1,…,n 网格法简介(2)： 三、深沟球轴承优化设计 主要参数约束条件 四、结构及结构参数设计 右图为深沟球轴承简图 其中: 2、深沟球轴承填球角研究 2、深沟球轴承填球角研究 由几何条件确定的容许填球角ψg为： 当径向游隙Gr=0时，上式可简化为： 2、深沟球轴承填球角研究 由许用应力确定的容许最大填球角ψs可近似地表示为： 式中： K --系数，K=0.2324度/[N/mm2]1/2 [δ]--许用应力，N/mm2R --截面形心与外圈中心之距离，mm Y --截面形心距挡边距离，mm 2、深沟球轴承填球角研究 一般情况下，设计填球角ψ应满足： 个别情况下，当ψg〈ψs时，允许ψ大于ψg但不超过ψs，此时，在外圈未变形之前将有一个钢球不能进入滚道，只有在压缩外圈的同时，最后一个钢球才能进入滚道而完成装配 自动装配时，深沟球轴承填球角理想值为181°～186°，小于181°，容易散球，大于186°，自动装配较为困难，这次优化设计规定填球角上限为：100系列195°；200系列194°，300系列°，400系列192°。据此设计的所有规格，都满足ψ〈ψs的条件，就是说，不会出现装配分球时外圈产生残余变形的情况 2、深沟球轴承填球角研究 3、外圈带游隙设计 4、内外沟道不等曲率设计 5、挡边高度设计 以6204为例 50年代挡边高系数为0.295 60年代挡边高系数为0.257 缺点： 在有较大径向游隙，同时承受一定量的轴向负荷时 很容易造成接触椭圆截断现象，从而使轴承过早失效 5、挡边高度设计 国际上各大轴承公司深沟球轴承挡边高系数不尽相同 一般取值范围是： 6000系列0.3～0.4 6200、6300、6400系列0.4左右 日本KOYO司 Kdi=0.34～0.37 Kde=0.30～0.35 原因：外圈滚道接触椭圆长短轴之比a/b比内圈小，KdeKdi时不会出现外圈接触椭圆被截断，同时减小外圈挡边高，增大了允许填球角，减小了装球变形力 6、保持架设计 保持架是决定轴承性能的关键因素 深沟球轴承的保持架结构形式 车制实体保持架 塑料保持架 冲压浪型保持架 6、保持架设计 冲压浪型保持架 6、保持架设计 6、保持架设计 五、密封轴承设计 1、密封轴承设计的原则 2、外圈密封槽与密封圈外径唇部设计(1) 2、外圈密封槽与密封圈外径唇部设计(2) 2、外圈密封槽与密封圈外径唇部设计(3) 3、内圈挡边与密封圈内径唇部设计(1) 3、内圈挡边与密封圈内径唇部设计(2) 3、内圈挡边与密封圈内径唇部设计(3) 3、内圈挡边与密封圈内径唇部设计(4) 3、内圈挡边与密封圈内径唇部设计(5) 4、金属防尘盖的设计(1) 4、金属防尘盖的设计(2) 4、金属防尘盖的设计(3) 4、金属防尘盖的设计(4) 4、金属防尘盖的设计 (5) 4、金属防尘盖的设计(6) 4、金属防尘盖的设计(7) 4、金属防尘盖的设计 (8) 4、金属防尘盖的设计（9） 5、填脂量的计算 5、填脂量的计算 5、填脂量的计算 六、设计举例 1、开式深沟球轴承设计 1、开式深沟球轴承设计 1、开式深沟球轴承设计 1、开式深沟球轴承设计 1、开式深沟球轴承设计 1、开式深沟球轴承设计 1、开式深沟球轴承设计 1、开