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形成网格点
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优化设计
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判断点是否符合条件 判断点是否符合条件
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优化设计
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求最大值及对应点
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优化设计
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四、结构及结构参数设计
1、滚动轴承几何学
右图为深沟球轴承简图 其中:
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优化设计
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2、深沟球轴承填球角研究
容许填球角有由几 何条件确定的容许 填球角ψg 和由许用 应力确定的容许最 大填球角ψs 之分。
很容易造成接触椭圆截断现象，从而使轴承过早失效
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优化设计
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5、挡边高度设计
国际上各大轴承公司深沟球轴承挡边高系数不尽相同 一般取值范围是： 6000系列0.3～0.4 6200、6300、6400系列0.4左右
日本KOYO司
Kdi=0.34～0.37 Kde=0.30～0.35 原因：外圈滚道接触椭圆长短轴之比a/b比内圈小，Kde<Kdi时
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优化设计
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二、优化设计方法
• 机械优化设计包括建立优化设计问题的数学模型和选择恰 当的优化方法与程序两方面的内容列出每个主题要花费的 时间
• 网格法、牛顿法、共轭梯度法、坐标轮换法、鲍为尔法、 随机方向法、惩罚函数法、线形逼近法、广义简约梯度法 等等
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优化设计
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深沟球轴承优化设计的特点：
就深沟球轴承优化设计而言，它属于一种离散变量优化设计 问题，其具体表现在：
带防尘盖的深沟球轴承 防尘盖与内圈之间有径向间隙，极限 转速与基本型深沟球轴承相同，轴承装配时填入了适量润滑剂，在 使用过程中不用填加润滑剂。
带密封圈的深沟球轴承 一般采用钢骨架式丁腈橡胶密封圈，有 接触式和非接触式之分。
接触式密封密封效果较好，但摩擦力矩较大，极限转速较低； 非接触式密封，其极限转速与基本型深沟球轴承相同。轴承装 配时填入了适量润滑剂，在使用过程中不用填加润滑剂。
车制黄铜保持架两种结构对比
右图为几何填球角 计算模型
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优化设计
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2、深沟球轴承填球角研究
由几何条件确定的容许填球角ψg为：
当径向游隙Gr=0时，上式可简化为：
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优化设计
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2、深沟球轴承填球角研究
由许用应力确定的容许最大填球角ψs可近似地表示为：
式中： K --系数，K=0.2324度/[N/mm2]1/2
[δ]--许用应力，N/mm2R --截面形心与外圈中心之距离 ，mm
• 优化设计水平与国外公司比较：
规格型号 数量
占总规格 比例
111 100% 1.022
13
60
38
11.7%
54.1%
34.2%
0.90～0.98 0.99～1.01 1.02～1.17
水平比较
高于SKF
低于SKF
与SKF相当
高于SKF
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优化设计
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一、概述
深沟球轴承的结构及特点
深沟球轴承的主要结构形式有基本型、带防尘盖和带密封圈深 沟球轴承。
深沟球轴承优化设计
内容简介
• 一、概述 • 二、优化设计基础（优化设计计算方法） • 三、深沟球轴承优化设计及主要参数 • 四、结构及结构参数设计 • 五、密封轴承设计 • 六、轴承设计举例 • 七、深沟球轴承发展方向
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优化设计
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一、概述
• 深沟球轴承的特点： 量大面广，其基型及其变形结构产品占轴承总产量的70%以上
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优化设计
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2、深沟球轴承填球角研究
另外，在设计填球角下，装球分球所需压力和压缩量是装配 中需要的两个重要参数，它们可分别表示为（假定μ=0）：
式中：
Pmin—最小装配压力
E—弹性模量
J—外圈横截面的惯性矩 R—截面形心与外圈中心距离
δ0—最小压缩量
ψ—设计填球角
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优化设计
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3、外圈带游隙设计
Y --截面形心距挡边距离，mm
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优化设计
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2、深沟球轴承填球角研究
一般情况下，设计填球角ψ应满足：
ψs，此个时别，情在况外下圈，未当变ψg形〈之ψs前时将，有允一许个ψ大钢于球ψ不g但能不进超入过滚 道，只有在压缩外圈的同时，最后一个钢球才能进入滚 道而完成装配
自动装配时，深沟球轴承填球角理想值为181°～ 186°，小于181°，容易散球，大于186°，自动装配 较为困难，这次优化设计规定填球角上限为：100系列 195°；200系列194°，300系列°，400系列192°。据 此会设出计现的装所配有分规球格时，外都圈满产足生ψ残〈余ψ变s的形条的件情，况就是说，不
不会出现外圈接触椭圆被截断，同时减小外圈挡边高，增 大了允许填球角，减小了装球变形力
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优化设计
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6、保持架设计
保持架是决定轴承性能的关键因素
深沟球轴承的保持架结构形式
车制实体保持架 塑料保持架 冲压浪型保持架
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优化设计
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6、保持架设计
冲压浪型保持架
1.保持架的兜窝深度K取保持架球窝半径的最大值，板 宽系数取0.45，考虑到生产保持架连续套材和系列生产 因素，允许取为0.42～0.45
1 深沟球轴承的滚动体数量有限、为离散的自然数； 2 深沟球轴承的滚动体已经标准化，其直径为有限个离散值 ； 3 深沟球轴承外型尺寸为一系列离散的标准值。
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优化设计
6பைடு நூலகம்
网格法简介：
网格法是解非线形规划的最简单的方法，事实上它是 一种穷举法。
设问题为：
极小化 满足约束
f(x), x∈En
gi(x)≥0, j=1,…,m. 变量的取值范围为
ai≤xi≤bi , I=1,…,n
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优化设计
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网格法简介(2)：
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优化设计
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三、深沟球轴承优化设计
优化设计的目标函数 深沟球轴承的承载能力是以其额定动载荷Cr来衡量。
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优化设计
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主要参数约束条件
主参数: Z，Dw，Dwp
约束条件有三个:
0.5(D+d)≤DWP≤0.515(D+d)
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优化设计
本次优化设计采用外圈带游隙设计。即：
Grmin、Grmax分别代表游隙下限和上限值。
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优化设计
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4、内外沟道不等曲率设计
沟曲率半径一般可表示为：
设计中取：
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优化设计
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5、挡边高度设计
以6204为例 50年代挡边高系数为0.295
60年代挡边高系数为0.257 缺点：
在有较大径向游隙，同时承受一定量的轴向负荷时
2.为了降低轴承的振动与噪声，国际先进轴承公司为减 小保持架窜动，采用锥度过盈铆钉，减少两片半保持 架间的错位
3.本优化设计选用了铆钉与铆钉孔间的配合为过渡配合 ，铆钉头带锥度，便于装配。有条件的公司可以采用 过盈铆钉装配
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6、保持架设计
车制黄铜保持架的一种新结构
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6、保持架设计