陸中央 程林 馮相永 胡斌

摘要：針對滾針凸度修型對滾動軸承應力分析的影響，以KIRD234021型滾動軸承為研究對象。首先，建立兩種完整的有限元模型：滾子無凸度和滾子相切圓弧修型（中間直母線兩端R弧修型）;其次，分別計算滾子無凸度和滾子相切圓弧修型（中間直母線L=5mm時兩端圓弧半徑R300mm～1000mm）時軸承內圈滾道應力云圖。直母線長度L=5mm時，修型R弧半徑在300mm～700mm時，滾針應力隨R弧半徑增大而降低，當R弧半徑在700mm～1000mm時，滾針應力隨R弧半徑增大而增大，因此R弧半徑約為700mm時滾針應力最小，此時對應滾針凸度值約為0.006mm。

關鍵詞：仿真分析;滾動軸承;凸度修型;?中圖分類號：TU?文獻標識碼：A?文章編號：（2021）-06-361

0引言

圓柱滾子軸承主要應用于高強度、重負荷的工程設計中[1]。通常滾子在載荷作用下會壓入套圈滾道一微小深度，使?jié)L道在滾子端部外側材料處于拉伸狀態(tài)，滾子端部壓應力將高于接觸中心的應力，這種現象被稱為“邊緣效應”[2]。由于“邊緣效應”的影響，滾動軸承的疲勞破壞常常過早地出現在滾子端部和滾道兩側，成為引起滾動軸承疲勞破壞的重要原因。自上世紀60年代以來邊緣效應引起軸承過早疲勞失效的問題受到了各國學者的廣泛重視，成為摩擦學研究的一個重要課題——即凸度設計[2]。凸度設計包含凸型設計和凸度量計算兩部分，其中凸型研究是滾子凸度設計應用的基礎[1]。滾子凸度一般包括 5種類型[1]，即： 直線型、圓弧半凸型、圓弧全凸型、修正線型和對數型。滾子凸度設計應使凸型曲線連續(xù)光滑，且其曲率變化應平緩[1]。

軸承模型

如圖1-a、1-b、1-c所示分別為滾子直線型和相切圓弧修型模型。兩個模型均利用CATIA軟件建立三維數模，導入Nastran中的Sweep模塊進行網格前處理，對其模型進行六面體網格劃分，分別獲得有限元模型節(jié)點數量286351、302542、單元數量86542、89627。

2.滾子相切圓弧修型時內圈滾道接觸應力

圖2所示為中間5mm長直母線，兩端不同R弧修型內圈滾道接觸應力云圖。圖2-a所示為L=5mm，R=300mm時內圈滾道應力云圖，由圖可知軸承滾道兩側的邊緣有明顯的應力集中。

圖2-b所示為L=5mm，R=400mm時內圈滾道應力云圖。由圖可知滾道最大接觸應力為1391 MPa，較圖2-a略有降低，且應力集中帶有上移的趨勢，存在少量的偏載現象。

從圖2-a到圖2-e所示，內圈滾道最大接觸應力值不斷降低，由最高的1406 MPa到最低的1357MPa，應力集中帶略有上移，存在少量的偏載現象。

由圖2-e到圖2-h所示，內圈滾道最大接觸應力值不斷上升，由最低的1357MPa上升到2886MPa，雖然應力值上升了，但應力集中現象有所緩解，幾乎不存在偏載現象。

參考文獻

[1]王世峰，段富宣，姚志國. 制造技術與機床[J]. 制造技術與機床，2018， （7）：91-92

[2]劉良勇，孫朝陽，張延彬.滾子不同修形母線接觸應力分布對比[J]. 哈爾濱軸承，2015（1）：6-8

基金項目：2020年安徽省高等學校自然科學研究項目“基于KIRD234021-YA型滾針凸度修型及偏載對滾動軸承接觸應力的影響”（YJY-2020-26）;

2）第一作者簡介：陸中央（2002-），男，在校學生，專業(yè)方向：汽車零部件檢測與維修技術;

3）通信作者簡介：胡斌（1989-），?男，講師，碩士研究生，研究方向：車輛零部件設計與制造

滁州職業(yè)技術學院?機械與汽車工程學院?安徽?滁州?239000