(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111321949.8 (22)申请日 2021.11.09 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100089 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 席军强　刘越　 (74)专利代理 机构 北京国坤专利代理事务所 (普通合伙) 11491 代理人 张国栋 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于影响系数法和润滑影响的轮毂轴承复 合变形计算方法 (57)摘要 本发明涉及基于影响系数法和润滑影响的 轮毂轴承复合变形计算方法， 属于轮毂轴承优化 设计领域。 该方法首先对轮毂轴承进行几何、 运 动与受力分析， 获得轮毂轴承的法向载荷、 当量 曲率半径和卷吸速度等参数， 基于Jacobi和 Gauss综合迭代法、 追赶法和逐列扫描法等加速 计算轮毂轴承滚道与滚动体之间润滑膜的压力 和温度分布， 基于有限元方法获得考虑实际尺寸 的轮毂轴承弹性变形与热变形影 响系数， 基于获 得的压力和温度分布利用影响系数法和快速傅 里叶变换算法加速计算轮毂轴承的复合变形， 本 发明提供的方法可将轮毂轴承复合变形与其润 滑性能进行耦合， 且轮毂轴承复合变形的计算考 虑了轴承实际尺寸的影响。 权利要求书2页 说明书11页 附图3页 CN 114021281 A 2022.02.08 CN 114021281 A 1.基于影响系数法和润滑影响的轮毂轴承复合变形计算方法， 其特征在于： 包括以下 步骤： S1： 基于影响系数法(Influence  coefficient  method， 简记为ICM)， 并在商用有限元 软件ANSYS中利用APDL分别计算考虑轮毂轴承实际尺寸的滚动体的弹性变形影响系数Dr与 热变形影响系数 Kr、 以及滚道的弹性变形影响系数Db与热变形影响系数 Kb； S2： 基于轮毂轴承结构参数、 材料参数、 工况参数以及润滑剂流变参数； 对轮毂轴承进 行几何、 运动与受力分析， 计算得到轮毂轴承接触载荷F、 当量曲率半径R和卷吸速度U； S3： 利用综合迭代法、 追赶法、 逐列扫描法计算开始时刻t0时轮毂轴承滚动体与滚道的 稳态热弹流润滑结果， 并初始化开始时刻t0的滚动体与滚道间油膜厚度h0、 油膜压力p0和油 膜/接触副温度T0， 此处的下角标 “0”、 后续的“k”及“k‑1”表示仿真时间； S4： 以上一仿真时刻tk‑1的轮毂轴承滚动体与滚道间的油膜厚度hk‑1、 油膜压力pk‑1和油 膜/接触副温度Tk‑1作为当前时刻tk的总接触间隙 油膜压力 和油膜/接触副温度 分 布迭代的初始值， 此处的上角标 “0”、 后续的“j”及“j‑1”表示当前时刻下的润滑迭代步； S5： 在当前时刻tk下， 根据第 j‑1迭代步的油膜压力 和油膜/接触副温度 分布， 并 结合润滑剂密度 ‑压力‑温度方程以及 粘度‑压力‑温度方程计算当前迭代步j的轮毂轴承滚 动体与滚道间润滑剂粘度 和密度 S6： 基于S1中利用有限元法(Finite  element method， 简记为FEM)计算得到的热变形 与弹性变形影响系数， 并利用快速傅里叶变化(Fast  Fourier transform， 简记为FFT)算法 快速计算轮毂轴承中滚动体与滚道综合弹性变形 与热变形 进而计算当前时刻tk 下第j迭代步的滚动体与滚道间的油膜厚度 S7： 利用Jacobi和Gauss综合迭代法计算当前时刻tk下第j迭代步的轮毂轴承 中滚动体 与滚道之间润滑膜压力 分布 并判断当前时刻tk下第j迭代步时润滑膜压力 分布是否满 足收敛条件， 如果不满足， 则修正油膜压力并将迭代步数加1(j＝j+1)， 返回S5； 否则， 继续 执行S8； S8： 利用逐列扫描法和追赶法统一计算 当前时刻 tk下第j迭代步时轮 毂轴承中接触副固 体表面/润滑剂的温度分布 然后判断温度分布是否满足收敛条件， 如果不满足， 则修正 温度分布并迭代步数加1(j＝j+1)， 返回S7； 否则， 继续执 行S9； S9： 计算轮毂轴承滚动体与滚道间油膜承载力Fc， 并判断载荷是否满足平衡条件， 如果 不满足， 则修 正滚动体与滚道间刚体中心 膜厚， 并返回S7； 否则， 继续执 行S10； S10： 判断是否在所有时刻均完成了仿真计算， 如果没有完成， 则返回S6执行下一时刻 的计算(tk＝tk+1)， 否则， 输出计算结果并结束计算。 2.根据权利要求1所述的基于影响系数法和润滑影响的轮毂轴承复合变形计算方法， 其特征在于： 所述 步骤S1的计算方法为： S101： 在商用有限元软件ANSYS中利用APDL分别构建轮毂轴承滚动体与滚道几何模型， 并指定用于表征轮毂轴承的单 元类型与材 料参数； S102： 对S101中构建的轮毂轴承滚动体与滚道几何模型进行扫掠网格划分， 并设置其 边界与约束条件；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114021281 A 2S103： 对网格划分结束的轮毂轴承滚动体与滚道施加单位压力面载荷或单位温度载 荷； S104： 对轮毂轴承滚动体和滚道有限元模型进行求解， 获得滚动体与滚道接触表面的 弹性变形与热变形； S105： 提取有限元计算得到的滚道与滚动体弹性变形与热变形， 以此作为考虑轮毂轴 承实际尺寸的滚动体的弹性变形影响系数Dr与热变形影响系数Kr、 以及滚道的弹性变形影 响系数Db与热变形影响系数 Kb。 3.根据权利要求1所述的基于影响系数法和润滑影响的轮毂轴承复合变形计算方法， 其特征在于： 步骤S3～S10的计算方法适用于适用于牛顿流体(一般润滑油)和非牛顿流体 (润滑脂和Re e‑Eyring流体)的润滑剂流变模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114021281 A 3