浅析汽车轮毂轴承试验机设计方法
2020-09-10覃安松
摘 要：轴承作为机械传动的重要基础构件，在实际工程实践及前沿科学研究当中都极为重要。伴随着汽车的普及，与之相关轴承行业的发展也得到了极大推动。但是，轴承制造行业水平的参差不齐直接导致轴承质量的高低差异。为了能够在轴承投入市场之前对轴承样本进行一定程度上的抽样检测，技术人员逐渐开始研发制作轴承试验机。研究表明轴承在研发过程中，需对轴承结构进行试验，检测轴承结构对工作环境的适应性。纵观整个轴承研制过程，轴承试验是设计研发及制造的重要组成部分，是设计成果高质量的基本保障。
关键词：轴承试验机;实验轴系;SolidWorks;Autocad
中图分类号：THl33 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2020）02-0000-00
轴承试验机根据其对材料性能实验的侧重点不同，可分为寿命试验机、模拟试验机、性能试验机、零部件试验机等;根据试验轴系及传动轴系安装方式不同，轴承试验机又可分为桥式结构、悬臂结构和组合结构。虽然针对试验测试对象不同，但是他们的基本结构框架都包含主体结构、测试技术、加载技术、控制技术及驱动技术。
1国内汽车轮毂轴承试验机发展历程
目前，我国轴承行业的整体水平与国际先进轴承加工制造水平基本能实现对接，但是国内的轴承检测水平却非常滞后。为确保检测技术水平与轴承行业水平相匹配，我国针对该行业先后进行了多次自主研发、技术革新。
我国的轴承试验机在经历引进到自主研发的历程之后，已经基本形成一系列寿命试验机和完善的轴承寿命理论。我国最早的疲劳寿命试验机机型是参考前苏联的ΓΚБ系列而研发的ZS系列轴承寿命试验机，该系列机型由长春、石家庄以及济南三地的轴承试验机厂家研发制造。而后的另一种是ABLT系列，他的设计仿照强化轴承寿命试验机，其具有结构简单，跨距调整范围大，试验载荷变化范围大，加载系统响应快，拆装方便等优势。
新时代，综合以上三种机型特点，国内逐渐研发出GQZS系列的轴承寿命试验机，该系列的机型相比之前的三种机型，具有试验跨距调整范围大、可实现高速运转、试验数据实时输出、试验控制精度高及试验过程保压准确等优点。
2试验系统的分析与设计
2.1理论基础
构件是工程结构或机械结构各组成部分的统称，汽车轮毂轴承试验的力学理论基础主要依托静力学、动力学、弹性力学及四大强度理论。
2.2总体结构布局方案
试验机主体结构包括试验轴承、轴系及支撑部分，是试验机的核心，其结构的优劣决定试验机的最高转速和承受的最大载荷，轴系的精度决定了试验机的精度，进而确定试验数据的准确度。常见的试验机结构布局方式根据其使用工况、检测对象的不同可分为桥式结构、悬臂结构和组合式结构三种。
本次设计分析的汽车轮毂轴承寿命试验机的总体结构布局采用卧式结构，主要由试验轴系和传动部分构成（图1）。
2.3模型建立
模型的建立采取先建立三维模型后形成二维工业图纸的设计建模方式，通过三维建模进行各项碰撞、干涉分析，实现结构的优化设计与分析，使整个汽车轮毂轴承试验机实验轴系设计流程更加简化。
三维模型的建立采用Solid Works公司旗下的专业工程机械设计建模软件Solid Works，模型的碰撞、干涉分析则采用Ansys公司旗下的Ansys Workbench进行处理。完成干涉分析及模型优化后，从三维模型映射形成加工图纸，在AutoCAD工作界面下进行模型的装配制图，从而形成能够进行工业化加工制作的机械图纸，如图2所示。
3设计对加工制造过程的指导
3.1 AutoCAD设计模型解读
基于AutoCAD建立的汽车轮毂轴承试验机装配图纸，主要分为试验轴系（液压加载机构、旋转机构）、动力输入集成（动力机构）以及支撑集成三大块，是整个试验机的基本组成。试验轴系主要是试验轴承的装载和外力加载的机械组成，是实现试验机加载条件改变的重要部分;动力输入集成，通过齿轮、带轮变速的双重调和，实现试验轴系转速大范围、多级次调节;支撑集成部分是确保试验机器轴系运转稳定的重要保障，能有效避免轴系在空间上因高频波动而带来的轴系构件的形变。
3.2 AutoCAD设计模型的指导作用
通过设计模型的优化分析处理，输出设计图纸，对于加工制造业，在一定程度上能够起到参考与回溯的作用。对于预建立的模型，在工业加工过程中，设计人员、加工人员能通过该设计图纸对汽车轮毂轴承试验机的加载方式、装配顺序有清晰的指导，从而极大缩短设计、加工及装配进程，最大限度上促進机械进程的功能化、信息化。
4结语
随着科学技术的不断革新，传统轴承加工行业水准也在不断提升，而对于汽车轮毂轴承试验机试验精度的要求也越来越高，本文通过简要分析汽车轮毂轴承试验机的设计过程，以期为实际加工制造业提供一定参考。
收稿日期：2020-01-03
作者简介：覃安松（1993—），男，贵州黔西南州人，本科，设备工程师，研究方向：机械设计制造及其自动化。
