通用轴承优化设计方法及通用技术规则主讲人：吕克欢迎各位专家莅临指导！目录一、通用轴承优化设计方法1.1优化设计概念1.2优化设计特点1.3优化设计的相关参数二、几种常用的优化方法2.1基本数学概念2.2常用的优化方法2.2.1二次插值法2.2.2网格法2.2.3拉格郎日乘子法2.2.4惩罚函数法三、滚动轴承设计方法举例3.1园柱滚子轴承主参数的优化设计3.2调心滚子轴承主参数的优化设计四、通用技术规则4.1轴承代号4.2滚动轴承的基本尺寸4.3滚动轴承的额定寿命4.4滚动轴承的精度与测量4.5轴承零件的基本尺寸和旋转精度的公差4.6滚动轴承的径向游隙4.7轴承倒角尺寸最大值4.8滚动轴承用材料4.9轴承配合表面和端面的表面粗糙度值4.10轴承图纸上应标注轴承及其零件的质量五、总结一、通用轴承优化设计方法滚动轴承是广泛应用于各类机械中的基础件。轴承的好坏直接影响到机械产品的质量，而轴承的质量是由轴承的设计、材料、加工工艺等有关的，其中轴承的设计起着决定性的作用。轴承设计与轴承寿命、可靠性等密切相关，良好的设计是保证轴承具有长寿命、高可靠性和优良性能的重要基础。对于不同用途的轴承如滚动轴承，滑动轴承、静压轴承等，优化设计的目标函数也不相同，做为通用标准滚动轴承，其优化设计的目标函数基本类似，大都是追求最长的疲劳寿命，既最大的额定动载荷（在满足各种约束条件的情况下），既可采用单目标函数的方法，也可采用双目标或多目标函数的方法。对于特殊用途的轴承，则应将特殊的使用条件做为目标函数来进行优化设计，设计出满足用户要求的轴承。过去人们采用传统的设计方法，凭借经验、图表和类比的办法，借助有限的人工计算次数，得到有限的设计方案，而确定出的设计结果却不能令人满意。而今，随着科学技术的发展、数学规划理论进一步完善以及计算机的普及、机械设计方法与技术水平的提高、科技成果的不断丰富，使得轴承设计领域有了突破性的飞跃。优化设计技术、计算机辅助设计（CAD）、可靠性设计、仿真学技术等由此而产生，这些新技术的推广、对加速轴承产品的开发与应用，改变轴承工业的面貌将会起到非常重要的作用。1.1优化设计概念人们做任何事情都希望用最少的付出得到最佳的效果，这就是优化问题。工程设计中，设计者更是力求寻求一种合理的设计参数，以使得由这组设计参数确定的设计方案即满足各种设计要求，又使其技术经济指标达到最佳，即实现优化设计。但是常规的工程设计，由于设计手段和设计方法的限制，设计者不可能在一次设计中得到多个方案，也不可能进行多方案的分析比较，更不可能得到最佳的设计方案。因此，人们只能在漫长的设计生产过程中，通过不断地搜索与改进，逐步使设计方案趋于完善。所谓优化设计，就是借助优化设计数值计算方法和计算机技术，求取工程问题的优化设计方案。进行优化设计时，首先必须将实际问题加以数学描述，形成一组由数学表达式组成的数学模型，然后选择一种优化数值计算方法和计算机程序，在计算机上运算求解，得到一组由数学表达式组成的设计参数。这组设计参数就是设计的最优解。1.2优化设计特点优化设计过程都是在计算机上完成的，与传统的设计方法相比较，虽然采用同一个基本理论，使用同样的设计公式，遵守同样的设计规范，但因采用计算方法和计算工具不同，而具有如下特点。1.2.1设计思想是最优设计传统的设计只是以达到规定的设计要求为止，它只是一个可行方案。而优化设计是以达到最优指标为目的，它是许多可行方案中的最优方案。1.2.2设计的计算工具是计算机由于优化设计的工具是用计算机进行的，因此，不但可以采用较精确的数学模型和分析方法，而且使分析的范围（变量的数目与范围）扩大。计算速度快，设计周期短。1.2.3设计的方法是最优化方法优化设计用的方法是最优化方法，方案的调整是计算机按照最优化方法沿着改善案的方向自动进行。直至选出最优方案。1.3优化设计的相关参数1.3.1关于设计变量的选择1．设计变量是能影响设计质量或结果的可变参数。但如果将所有能影响设计质量的参数都列为设计变量，将使问题复杂化，而且也没有必要。因此，应对影响设计指标的所有参数进行分析、比较，从中选择对设计质量确有显著影响且能直接控制的独立参数作为设计变量，其它参数则作为常量处理。在优化设计问题中，设计变量太多，将使问题变得十分复杂；而设计变量太少，则设计的自由度少，不能求得最优化的结果。因此，应根据具体问题综合考虑这两个方面，合理地选取设计变量。2.确定设计变量的原则A．设计变量应是相互独立的优化方法是在n维空间内进行的，要求设计变量是相互独立的。B．对目标函数影响大的设计变量应是对目标函数影响较大的那些变量，而且设计变量序列将使目标