[发明专利]一种轮毂轴承的有限元分析方法及其系统

权利要求书

1.一种轮毂轴承的有限元分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、获取轮毂轴承的材料参数值，并根据所述材料参数值构建轮毂轴承的强度有限元网格模型和刚度有限元网格模型；其中，所述强度有限元网格模型包括法兰盘、外圈、内圈和滚珠，所述刚度有限元网格模型包括加载臂、法兰盘、外圈、内圈和滚珠，所述法兰盘与滚珠、以及内圈与滚珠的接触均采用非线性接触进行模拟；

步骤S2、根据所述强度有限元网格模型和刚度有限元网格模型分别计算轮毂轴承的强度和刚度；其中，轮毂轴承的刚度计算包括：约束外圈与转向节连接螺栓六向自由度，在加载臂外侧端面车轮半径处施加一法向力，法向力大小为7000牛；并利用有限元软件对所述刚度有限元网格模型进行处理，获取施加法向力处的位移，并将所述法向力与所述位移的比值作为刚度计算结果。

2.如权利要求1所述的轮毂轴承的有限元分析方法，其特征在于，所述材料参数值包括轮毂轴承的密度、泊松比、弹性模量的参数值，以及淬火区域的密度、泊松比、弹性模量、屈服极限、抗拉极限的参数值。

3.如权利要求2所述的轮毂轴承的有限元分析方法，其特征在于，所述轮毂轴承的密度、泊松比、弹性模量的参数值通过截取轮毂轴承法兰盘、内圈、外圈中局部位置做成的标准试棒进行材料测试获得；所述淬火区域的密度、泊松比、弹性模量、屈服极限、抗拉极限的参数值通过截取淬火区域的标准样条进行拉伸试验测得。

4.如权利要求1所述的轮毂轴承的有限元分析方法，其特征在于，所述内圈与法兰盘、以及外圈与滚珠的接触均采用绑定接触进行模拟，所述加载臂与法兰盘之间的螺栓连接采用有限元软件的刚性单元进行模拟。

5.如权利要求1所述的轮毂轴承的有限元分析方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

根据公式Fy＝0.8mg(0.8h+b)/L和Fz＝mg(0.8h+b)/L计算在车辆转弯过程中车辆质心处加速度大小为0.8g的状态下，车轮接地点所受的轴向力和径向力；其中，Fy为轴向力，Fz为径向力，m为车辆满载轴荷，g为重力加速度，h为整车满载质心高，b为整车质心与右轮轮心在整车侧向方向上的距离，L为左右轮心距离；

约束轮毂轴承的外圈与转向节连接螺栓六向自由度，在车轮接地点处施加所述轴向力和所述径向力；

利用有限元软件对所述强度有限元网格模型进行处理，读取所述强度有限元网格模型的所有网格中的最大米塞斯应力作为强度计算结果。

6.如权利要求1所述的轮毂轴承的有限元分析方法，其特征在于，所述强度有限元网格模型和刚度有限元网格模型均采用一阶四面体单元。

7.如权利要求6所述的轮毂轴承的有限元分析方法，其特征在于，所述根据所述材料参数值构建轮毂轴承的强度有限元网格模型和刚度有限元网格模型包括：

构建多个不同网格尺寸的强度有限元网格模型；

利用有限元软件对所述多个不同网格尺寸的强度有限元网格模型进行轮毂轴承强度分析，并确定最大应力所对应的网格；

对所述最大应力所对应的网格进行收敛性分析，如果所述最大应力所对应的网格的应力随着网格尺寸的变小而不再增加，则选取所述最大应力所对应的网格尺寸作为强度有限元网格模型和刚度有限元网格模型的网格尺寸。

8.如权利要求1至7中任一项所述的轮毂轴承的有限元分析方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述强度计算结果与强度阈值的比较结果确定所述强度有限元网格模型所对应的轮毂轴承结构的强度是否合格，并根据所述刚度计算结果与刚度阈值的比较结果确定所述刚度有限元网格模型所对应的轮毂轴承结构的刚度是否合格。

9.一种轮毂轴承的有限元分析系统，其用于实现权利要求1-8中任一项所述轮毂轴承的有限元分析方法，其特征在于，该系统包括：

模型构建单元，用于获取轮毂轴承的材料参数值，并根据所述材料参数值构建轮毂轴承的强度有限元网格模型和刚度有限元网格模型；其中，所述强度有限元网格模型包括法兰盘、外圈、内圈和滚珠，所述刚度有限元网格模型包括加载臂、法兰盘、外圈、内圈和滚珠，所述法兰盘与滚珠、以及内圈与滚珠的接触均采用非线性接触进行模拟；

模型分析单元，用于根据所述强度有限元网格模型和刚度有限元网格模型分别进行轮毂轴承的强度计算和刚度计算；其中，轮毂轴承的刚度计算包括：约束外圈与转向节连接螺栓六向自由度，在加载臂外侧端面车轮半径处施加一法向力，法向力大小为7000牛；并利用有限元软件对所述刚度有限元网格模型进行处理，获取施加法向力处的位移，并将所述法向力与所述位移的比值作为刚度计算结果。