轴承零件圆度误差不确定度评定及其对疲劳寿命的影响
轴承零件是机械产品的重要组成部分，其制造加工公差精度直接影响其产品安全性与可靠性，而圆度误差作为评价轴承精度的重要指标，存在圆度误差时，实际圆外轮廓形状不规则，在外圈接触表面更容易产生应力集中的现象，进而产生轴承的疲劳裂纹源，直接影响到轴承的疲劳寿命。另外，对于圆度误差及其测量不确定度的评定，随着工业过程信息化、智能化的高速发展，能够满足工业测量动态过程管理的基于动态测量精度理论的技术方法尚待展开研究。本文依托具体工程项目，聚焦轴承零件的圆度误差，通过有限元仿真计算给出表征圆度误差因素的近似多边形零件模型，得到圆度误差与疲劳寿命的关系；给出圆度误差及其不确定度评定的新方法，实现小样本、无假设分布及动态融合特点下的评定。 具体研究工作如下：(1)建立近似多边形有限元模型研究轴承圆度误差对于其疲劳寿命的影响，不同边数多边形描述轴承零件外轮廓制造加工的不同圆度误差情况，利用ANSYS计算其载荷分布，分析不同圆度误差情况下的应力特征及其疲劳寿命差异(2)提出一种通过概率密度函数估计的圆度误差不确定度评定方法(PDF法)，利用最小二乘法进行圆度误差评定，利用最大熵原理构造圆度误差的概率密度一般形式并通过粒子群算法进行参数寻优，得到误差随机变量的概率密度后通过数值积分计算不确定度，通过数字化实验与实验实验数据测试，验证本方法在小样本测量数据、无分布假设条件下的评定优势；(3)提出基于经验贝叶斯原理的不确定度动态评定模型，以PDF法计算圆度误差的概率密度函数为基础，充分考虑已有测量信息计算先验分布，融合最新测量信息进而得到后验分布，通过数字化实验与实验实验数据测试，验证了测量信息融合与不确定度动态评定过程的有效性与可行性；(4)采用三坐标测量机(CMM)对轴承外圈零件进行实测实验，测量采集几何要素信息，利用国家标准方法测量不确定度表示指南法(GUMM)和蒙特卡洛法(MCM)对零件圆度误差及其不确定度进行计算评定，并与本文提出的PDF法和贝叶斯动态模型评定结果进行对比，验证本文模型方法的准确性。
轴承零件;圆度误差;测量不确定度;疲劳寿命;贝叶斯原理
上海应用技术大学
硕士
安全工程
张珂;莫琼杰
2020
中文
TH133.3;TG83
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）