淺析汽車輪轂軸承試驗機設計方法

摘? 要：軸承作為機械傳動的重要基礎構件，在實際工程實踐及前沿科學研究當中都極為重要。伴隨著汽車的普及，與之相關軸承行業的發展也得到了極大推動。但是，軸承制造行業水平的參差不齊直接導致軸承質量的高低差異。為了能夠在軸承投入市場之前對軸承樣本進行一定程度上的抽樣檢測，技術人員逐漸開始研發制作軸承試驗機。研究表明軸承在研發過程中，需對軸承結構進行試驗，檢測軸承結構對工作環境的適應性。縱觀整個軸承研制過程，軸承試驗是設計研發及制造的重要組成部分，是設計成果高質量的基本保障。

關鍵詞：軸承試驗機;實驗軸系;SolidWorks;Autocad

中圖分類號：THl33? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）02-0000-00

軸承試驗機根據其對材料性能實驗的側重點不同，可分為壽命試驗機、模擬試驗機、性能試驗機、零部件試驗機等;根據試驗軸系及傳動軸系安裝方式不同，軸承試驗機又可分為橋式結構、懸臂結構和組合結構。雖然針對試驗測試對象不同，但是他們的基本結構框架都包含主體結構、測試技術、加載技術、控制技術及驅動技術。

1國內汽車輪轂軸承試驗機發展歷程

目前，我國軸承行業的整體水平與國際先進軸承加工制造水平基本能實現對接，但是國內的軸承檢測水平卻非常滯后。為確保檢測技術水平與軸承行業水平相匹配，我國針對該行業先后進行了多次自主研發、技術革新。

我國的軸承試驗機在經歷引進到自主研發的歷程之后，已經基本形成一系列壽命試驗機和完善的軸承壽命理論。我國最早的疲勞壽命試驗機機型是參考前蘇聯的ΓΚБ系列而研發的ZS系列軸承壽命試驗機，該系列機型由長春、石家莊以及濟南三地的軸承試驗機廠家研發制造。而后的另一種是ABLT系列，他的設計仿照強化軸承壽命試驗機，其具有結構簡單，跨距調整范圍大，試驗載荷變化范圍大，加載系統響應快，拆裝方便等優勢。

新時代，綜合以上三種機型特點，國內逐漸研發出GQZS系列的軸承壽命試驗機，該系列的機型相比之前的三種機型，具有試驗跨距調整范圍大、可實現高速運轉、試驗數據實時輸出、試驗控制精度高及試驗過程保壓準確等優點。

2試驗系統的分析與設計

2.1理論基礎

構件是工程結構或機械結構各組成部分的統稱，汽車輪轂軸承試驗的力學理論基礎主要依托靜力學、動力學、彈性力學及四大強度理論。

2.2總體結構布局方案

試驗機主體結構包括試驗軸承、軸系及支撐部分，是試驗機的核心，其結構的優劣決定試驗機的最高轉速和承受的最大載荷，軸系的精度決定了試驗機的精度，進而確定試驗數據的準確度。常見的試驗機結構布局方式根據其使用工況、檢測對象的不同可分為橋式結構、懸臂結構和組合式結構三種。

本次設計分析的汽車輪轂軸承壽命試驗機的總體結構布局采用臥式結構，主要由試驗軸系和傳動部分構成（圖1）。

2.3模型建立

模型的建立采取先建立三維模型后形成二維工業圖紙的設計建模方式，通過三維建模進行各項碰撞、干涉分析，實現結構的優化設計與分析，使整個汽車輪轂軸承試驗機實驗軸系設計流程更加簡化。

三維模型的建立采用Solid Works公司旗下的專業工程機械設計建模軟件Solid Works，模型的碰撞、干涉分析則采用Ansys公司旗下的Ansys Workbench進行處理。完成干涉分析及模型優化后，從三維模型映射形成加工圖紙，在AutoCAD工作界面下進行模型的裝配制圖，從而形成能夠進行工業化加工制作的機械圖紙，如圖2所示。

3設計對加工制造過程的指導

3.1 AutoCAD設計模型解讀

基于AutoCAD建立的汽車輪轂軸承試驗機裝配圖紙，主要分為試驗軸系（液壓加載機構、旋轉機構）、動力輸入集成（動力機構）以及支撐集成三大塊，是整個試驗機的基本組成。試驗軸系主要是試驗軸承的裝載和外力加載的機械組成，是實現試驗機加載條件改變的重要部分;動力輸入集成，通過齒輪、帶輪變速的雙重調和，實現試驗軸系轉速大范圍、多級次調節;支撐集成部分是確保試驗機器軸系運轉穩定的重要保障，能有效避免軸系在空間上因高頻波動而帶來的軸系構件的形變。

3.2 AutoCAD設計模型的指導作用

通過設計模型的優化分析處理，輸出設計圖紙，對于加工制造業，在一定程度上能夠起到參考與回溯的作用。對于預建立的模型，在工業加工過程中，設計人員、加工人員能通過該設計圖紙對汽車輪轂軸承試驗機的加載方式、裝配順序有清晰的指導，從而極大縮短設計、加工及裝配進程，最大限度上促進機械進程的功能化、信息化。

4結語

隨著科學技術的不斷革新，傳統軸承加工行業水準也在不斷提升，而對于汽車輪轂軸承試驗機試驗精度的要求也越來越高，本文通過簡要分析汽車輪轂軸承試驗機的設計過程，以期為實際加工制造業提供一定參考。

收稿日期：2020-01-03

作者簡介：覃安松（1993—），男，貴州黔西南州人，本科，設備工程師，研究方向：機械設計制造及其自動化。