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工程设计学报
Chinese Journal of Engineering Design  2026, Vol. 33 Issue (3): 418-425    DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2026.05.200
Reliability and Quality Design     
Motor selection for bearing life testing machine based on efficiency analysis of crank-rocker mechanism
Changjin LIU1(),Jiye MA2,Dongjie ZHAO1(),Hui ZHANG2,Hongkai LI1
1.School of Mechanical & Automotive Engineering, Liaocheng University, Liaocheng 252000, China
2.Shandong Halin Group Co. , Ltd. , Linqing 252600, China
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Abstract  

The selection of motors directly affects the operational efficiency and reliability of the bearing life testing machine. Therefore, starting from the efficiency analysis of the crank-rocker mechanism—a key component of the bearing life testing machine, a precise motor selection method is proposed. Firstly, a method for calculating the average transmission efficiency of the crank-rocker mechanism based on compound Simpson's formula was constructed, and its effectiveness was verified through simulations. Then, a motor selection scheme that comprehensively considered the matching of parameters such as power, moment of inertia, and overload torque was proposed, completing the motor selection for the bearing life testing machine. Finally, the rationality of motor selection results was verified through prototype experiments. The results showed that the output torque of the bearing life testing machine remained stable under various radial loads, verifying that the motor selection results were reasonable and reliable. The proposed method can provide a reference for the motor selection of similar equipment.

Key words： motor selection      crank-rocker mechanism      parameter matching      efficiency analysis     
Received: 19 September 2025      Published: 27 June 2026
CLC:  TH 132  
Corresponding Authors: Dongjie ZHAO     E-mail: 2305487093@qq.com;zhaodongjie@lcu.edu.cn
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Changjin LIU
Jiye MA
Dongjie ZHAO
Hui ZHANG
Hongkai LI
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Changjin LIU,Jiye MA,Dongjie ZHAO,Hui ZHANG,Hongkai LI. Motor selection for bearing life testing machine based on efficiency analysis of crank-rocker mechanism. Chinese Journal of Engineering Design, 2026, 33(3): 418-425.

URL:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/10.3785/j.issn.1006-754X.2026.05.200     OR     https://www.zjujournals.com/gcsjxb/Y2026/V33/I3/418


基于曲柄摇杆机构效率分析的轴承寿命试验机电机选型

电机选型直接关系到轴承寿命试验机的运行效能与可靠性。为此，从轴承寿命试验机的关键部件——曲柄摇杆机构的效率分析切入，提出了一种精确的电机选型方法。首先，构建了基于复合辛普森公式的曲柄摇杆机构平均传动效率计算方法，并通过仿真验证了其有效性；然后，提出了综合考虑功率、转动惯量及过载转矩等参数匹配的电机选型方案，完成了轴承寿命试验机的电机选型；最后，通过样机实验验证了电机选型结果的合理性。结果表明，轴承寿命试验机在不同径向载荷下的输出转矩稳定，验证了电机选型结果合理且可靠。所提出的方法可为同类装备的电机选型提供参考。


关键词： 电机选型,  曲柄摇杆机构,  参数匹配,  效率分析 
Fig.1 Total assembly of bearing life testing machine
Fig.2 Schematic of limit position of crank-rocker mechanism
Fig.3 Virtual prototype model of crank-rocker mechanism
Fig.4 Input and output torques and their integral curves of crank-rocker mechanism
参数数值
内径din50
外径dout75
内球宽度win28
外圈宽度wout35
摩擦副球径dk66
Table 1 Parameters of GE50ET-2RS type PTFE self-lubricating radial spherical plain bearing
部件质量/kg半径或杆长/m转动惯量/(kg·m2)
输入转轴3.470.0150.000 390 375
输出转轴4.890.0150.000 550 125
测试转轴8.320.0250.002 600 000
曲柄2.080.1000.006 933 333
摇杆2.970.2700.072 171 000
连杆4.350.3200.148 480 000
Table 2 Moment of inertia of each component in bearing life testing machine
参数数值
额定功率/kW1.5
额定转速/(r/min)1 400
额定转矩/(N·m)10.23
过载系数1.8
转动惯量/(kg·m2)2.1×10-4
传动效率/%85.3
Table 3 Parameters of YE3-90L-4 type three-phase asynchronous motor
Fig.5 YE3-90L-4 type three-phase asynchronous motor and WLMD2-N70-P1D5 type reducer
Fig.6 Physical prototype of bearing life testing machine
Fig.7 Torque fluctuation curves of output shaft under different radial loads
Fig.8 Temperature variation curve of motor housing
 
 
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