(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 202111295605.4 (22)申请日 2021.11.03 (71)申请人 人本股份有限公司 地址 325000 浙江省温州市经济技 术开发 区滨海五道515号 申请人 上海人本集团有限公司 (72)发明人 童学根　 (74)专利代理 机构 温州瓯越专利代理有限公司 33211 代理人 李祎帆 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 摇臂轴承建模与强度校核方法 (57)摘要 本发明公开了一种摇臂轴承建模与强度校 核方法， 建立三维数模， 利用三维绘图软件对摇 臂轴承与凸轮及其载荷传递路径部件进行三维 模型构建形成装配体， 建立有限元模型， 利用有 限元前处理软件对三维数模进行网格划分得到 网格模型， 按照部件之间的实际接触 关系定义接 触副建立有 限元模型圆柱滚子轴承滚子凸度大 小及凸度曲线形式为摇臂轴承外圈凸度大小及 凸度曲线形式， 依据赫兹接触理论计算圆柱滚子 轴承滚子与内圈的接触应力， 根据计算得到接触 应力调整摇臂轴承外圈与凸轮接触处的网格大 小， 利用有限元分析软件对所述有限元模型进行 求解， 得到摇臂轴承与凸轮 之间的最大接触应力 及接触应力曲线校核摇臂轴承的强度。 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 CN 114048648 A 2022.02.15 CN 114048648 A 1.一种摇臂轴承建模方法， 其特征在于， 包括如下步骤， （1） 建立三维数模， 利用三维绘 图软件对摇臂轴承与凸轮及其载荷传递路径部件进行三维模型构建形成装配体； （2） 建立 有限元模 型， 利用有限元前 处理软件对三 维数模进 行网格划分， 得到网格模型， 并定义部件 的材料属性将网格模型导入到有限元分析软件， 按照部件 之间的实际接触关系定义接触副 建立有限元模型。 2.根据权利要求1所述的摇臂轴 承建模方法， 其特征在于： 所述利用有限元前处理软件 对所述三维数模进行网格划分， 包括在 传动系统计算软件中建立圆柱滚子轴承 模型。 3.根据权利要求2所述的摇臂轴 承建模方法， 其特征在于： 所述 圆柱滚子轴承模型包括 将摇臂轴承外圈当作滚子， 凸轮当作芯轴， 建立三个滚子， 圆柱滚子轴承节圆直径为摇臂轴 承外圈外径与凸轮接触直径之和， 圆柱滚子轴承滚子直径为摇臂轴承外圈直径， 圆柱滚子 轴承滚子的长度为摇臂轴承外圈的宽度， 圆柱滚子轴承滚子凸度大小及凸度曲线 形式为摇 臂轴承外圈凸度大小及凸度曲线形式， 在圆柱滚子轴承中心施加载荷， 依据赫兹接触理论 计算圆柱滚子轴承滚子与内圈的接触应力， 根据计算得到接触应力， 调整摇臂轴承外圈与 凸轮接触处的网格大小。 4.根据权利要求1所述的摇臂轴承建模方法， 其特征在于： 所述载荷传递路径部件包 括： 凸轮、 摇臂轴承外圈、 摇臂轴承滚子、 摇臂轴承芯轴， 所述凸轮与所述摇臂轴承外圈的外 表面相接触， 所述摇臂轴承外圈与所述摇臂轴承芯轴的中间设置有摇臂轴承 滚子。 5.一种摇臂轴承强度校核方法， 其特征在于： 包括摇臂轴 承有限元模型进行强度校核， 摇臂轴承模型设置凸轮与外圈在水平面和垂直面内的不同夹角， 设置不同边界条件， 约束 相关自由度以及施加载荷， 利用有限元分析软件对所述有限元模型进行求解， 得到摇臂轴 承与凸轮之间的最大接触 应力及接触 应力曲线校核摇臂轴承的强度。 6.根据权利要求5所述的摇臂轴 承强度校核方法， 其特征在于： 所述摇臂轴承有限元模 型考虑了凸轮与摇臂轴承外圈在垂直面内的偏转角度， 调节生产装配产生的垂直度偏差， 通过调整合 适的摇臂轴承外圈的凸度形式避免出现应力集中。 7.根据权利要求5所述的摇臂轴 承强度校核方法， 其特征在于： 所述摇臂轴承有限元模 型考虑了凸轮与摇臂轴承外圈在水平面内的偏转角度， 调节工作状态中凸轮与摇臂轴承外 圈在水平方向出现偏转角调整合 适的摇臂轴承外圈的凸度。 8.根据权利要求5所述的摇臂轴 承强度校核方法， 其特征在于： 所述有限元模型设置了 不同的摇臂轴承外圈凸度曲线形式， 利用有限元分析软件对所述有限元模型进行求解， 得 到所述摇臂轴承外圈与凸轮最大接触 应力和接触 应力曲线， 从而得到摇臂轴承强度性能。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114048648 A 2摇臂轴承建模与强度校核方 法 技术领域 [0001]本发明涉及一种摇臂轴承建模与强度校核方法。 背景技术 [0002]在汽车发动机的众多零部件中摇臂轴承在 其中起到很重要的作用， 对汽车发动机 的工作性能直接产生影响。 而凸轮在工作过程中， 在工作面上的接触应力属于一种交变应 力， 致使摇臂轴承外圈轮廓面出现接触疲劳破坏和磨损， 降低摇臂轴承的传动精度， 缩短其 寿命， 从而影响配气性能。 接触疲劳破坏与磨损是摇臂轴承在工作过程中出现的主要失效 形式， 而接触 应力是引起上述失效形式的主 要因素之一。 [0003]现有的摇臂轴承工作在复杂的工作载荷存在一些不足之处需要进行改进， 首先由 于摇臂轴承的非线性影响， 在考虑摇臂轴承外圈不同凸度曲线形式和凸轮相对于摇臂轴承 外圈在水平面和垂 直面内的不同偏角时， 采用常规的工程算法计算摇臂轴承的强度性能难 以实现， 其次 目前利用有限元分析方法建立摇臂轴承的模型， 网格大小不能准确评估， 导致 得到的接触 应力结果 不准确。 发明内容 [0004]针对现有技术的不足， 本发明提供了一种摇臂轴承建模方法， 通常采用有限元分 析法， 通过建立接 近于实际的有限元模型， 精确评估摇臂轴承的强度性能。 [0005]为实现上述目的， 本 发明提供了一种摇臂轴承建模方法， 其特征在于， 包括如下步 骤， 建立三维数模， 利用三维绘图软件对摇臂轴承与凸轮及其载荷传递路径部件进行三维 模型构建形成装配体， 建立有限元模型， 利用有限元前 处理软件对三 维数模进 行网格划分， 得到网格模型， 并定义部件的材料属 性将网格模型导入到有限元分析软件， 按照部件之间 的实际接触关系定义接触副建立有限元模型。 [0006]进一步地， 所述利用有限元前处理软件对所述三维数模进行网格划 分， 包括在传 动系统计算软件中建立圆柱滚子轴承 模型。 [0007]进一步地， 所述圆柱滚子轴承模型包括将摇臂轴承外圈当作 滚子， 凸轮当作芯轴， 建立三个滚子， 圆柱滚子轴承节 圆直径为摇臂轴承外圈外径与凸轮接触直径之和， 圆柱滚 子轴承滚子直径为摇臂轴承外圈直径， 圆柱滚子轴承滚子的长度为摇臂轴承外圈的宽度， 圆柱滚子轴承滚子凸度大小及凸度曲线形式为摇臂轴承外圈凸度大小及凸度曲线 形式， 在 圆柱滚子轴承中心施加载荷， 依据赫兹接触理论计算圆柱滚子轴承滚子与内圈的接触应 力， 根据计算得到 接触应力， 调整摇臂轴承外圈与凸轮接触处的网格大小。 [0008]进一步地， 所述载荷传递路径部件包括： 凸轮、 摇臂轴承外圈、 摇臂轴承滚子、 摇臂 轴承芯轴， 所述凸轮与所述摇臂轴承外圈的外表面相 接触， 所述摇臂轴承外圈与所述摇臂 轴承芯轴的中间设置有摇臂轴承 滚子。 [0009]一种摇臂轴承强度校核方法， 包括摇臂轴承有限元模型进行强度校核， 摇臂轴承 模型设置凸轮与外圈在水平面和垂直面内的不同夹角， 设置不同边界条件， 约束相关自由说　明　书 1/3 页 3 CN 114048648 A 3