高速轴承试验台的设计与开发
“优秀设计”三等奖
资助企业:
斯凯孚汽车科技(上海)有限公司
资助年份: 2026
企业导师: 储浩
指导教师: 张执南
项目成员: 徐梓恒 高一文 叶子 虞庭
项目简介
项目概述
轴承测试机是轴承设计、理论研究及改进的关键设备,在轴承的寿命、疲劳性能、振动特性及工作温度等方面发挥着重要作用。随着航空航天、军事装备、汽车制造等工业领域对轴承性能的要求不断提高,特别是新能源汽车电驱动系统对高性能、低摩擦轴承的测试需求日益迫切,亟需开发高精度、高效率的轴承试验机来监测和分析轴承性能。针对新能源汽车电驱动系统对轴承在高转速、高载荷及高精度摩擦力矩测量方面的需求,我们设计并研制了一台高精度摩擦力矩轴承试验机,并通过仿真与试验验证了其性能。
项目目标
旨在研发一台高精度摩擦力矩轴承试验机,提升新能源汽车轴承测试水平。设备需满足:轴承内径10-60mm,外径<200mm;扭矩测量4 Nmm-5 Nm(精度±0.1%sp);径向载荷0-1000N;转速0-15000rpm,表面电势分辨率1v。针对多尺度轴承适配、宽量程高精度扭矩测量,高速油膜仿真、轴承表面电势监测等难点,设计可快速更换的主轴机构、支撑及测量方案。配套油润滑系统,实现独立油路控制与温控保护。搭建电势扫描系统,实现平面电势的非接触式直接测量与实时记录。开发高精度测控系统,具备多模式运行、参数校验(两点法/分段法)、分级报警停机功能,确保试验可靠性与安全性。
项目成果
成功研发一台高精度摩擦力矩轴承试验机,提升新能源汽车轴承测试水平。完成了整机机械结构设计,实现轴承宽量程高精度测量需求。开发了高精度测控系统,确保测试安全可靠。搭建电势扫描系统,实现了平面电势的非接触式直接测量与实时记录,揭示摩擦力做功产生的静电荷与静电吸附对总摩擦力的耦合影响机制。开展油润滑系统流场仿真,优化油路设计与喷油参数,保证高速工况下的润滑充分性与温控稳定性。通过试验验证了轴承试验机的测量精度与重复性,试验机在不同转速下空载力矩的重复性偏差低至2.3%;在高速加载条件下,实测摩擦力矩与基于SKF模型的理论计算值平均绝对百分比误差(MAPE)仅为2.49%,整体测量精度高。





