机械工程学报

作者：赵礼辉, 王震, 刘天胤, 刘东俭, 翁硕, 张东东

单位：1. 上海理工大学机械工程学院 上海 200093;2. 机械工业汽车机械零部件强度与可靠性评价重点实验室 上海 200093;3. 上海市新能源汽车可靠性评价公共技术平台 上海 200093;4. 中汽研汽车试验场股份有限公司 盐城 224100

关键词：随机载荷,高速球轴承,时序应力,疲劳损伤,寿命预测；

基金：国家重点研发计划(2018YFB0104802)和上海汽车工业科技基金(2015)资助项目。

针对新能源汽车行驶过程中电驱动系统输出扭矩、转速快速交变，在高速效应和啮合分力作用下，轴承滚动体与内、外滚道之间接触位置和接触应力不断变化，开展道路随机载荷下电驱动系统高速球轴承疲劳寿命预测方法研究。以纯电动车电驱动系统试验场实测扭矩、转速为基础，根据轴系特定结构和齿系啮合参数建立力学平衡方程，求解得到高速轴承径向、周向、轴向力时间历程；考虑高速下滚珠离心力与陀螺力矩效应，构建滚珠与内滚道、外滚道间轴向及周向时序接触点位置表征函数、轴承受力平衡方程，并结合Hertz接触理论构建变形协调方程，建立轴承内、外滚道任意接触点处时序应力解析模型；根据滚珠与内滚道脱离条件提出迭代初值约束策略，采用Newton-Raphson方法进行循环迭代求解，并通过稳态边界工况下内外滚道接触应力分布与Romax软件仿真结果对比，验证所建模型及迭代求解的正确性；基于疲劳损伤线性累积准则，遍历求解时序应力历程下内、外滚道各接触点损伤并等效为轴承内圈、外圈及整体损伤，实现随机载荷下高速球轴承接触疲劳寿命预测，最终通过台架试验验证该方法的有效性。由此，可为电驱动系统高速轴承设计、复杂动态工况下寿命评估提供参考。

来源：2025年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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