基于弹流润滑理论的角接触球轴承疲劳寿命分析

摘要

角接触球轴承因具有摩擦力矩小、转速高和容易更换等优点，被广泛应用于机床主轴、高频马达、精密仪器和航空发动机等领域。高速角接触球轴承在高速运转的过程中由于温度高和接触应力集中等原因，接触疲劳是轴承失效的主要形式。对角接触球轴承疲劳寿命进行深入研究具有重要意义。本文的主要研究内容如下：
　　(1)充分考虑对角接触球轴承疲劳寿命的影响因素，对角接触球轴承疲劳寿命计算公式进行了修正和简化。为分析角接触球轴承疲劳寿命提供符合实际工况的依据。
　　(2)根据弹流润滑理论，研究角接触球轴承油膜刚度特性和最小油膜厚度。将油膜刚度和接触刚度结合，提出角接触球轴承综合刚度，并计算得到角接触球轴承的等效刚度。并在 Hertz接触理论和轴承运动学的基础上，建立了混合陶瓷球轴承 VEX40有限元模型，并在有、无润滑条件下对角接触球轴承疲劳寿命进行对比分析。其结果表明：在考虑润滑条件时，滚动体与内圈的接触角逐渐变小，滚动体与内、外圈的接触角随着预紧力的增大更趋近于轴承的静态接触角，导致轴承的疲劳寿命明显高于未考虑润滑条件时轴承的疲劳寿命。
　　(3)根据角接触球轴承在实际运动中的复杂情况，对轴承疲劳寿命在不同转速、载荷的情况下进行对比分析。结果表明：在载荷一定的情况下，轴承转速提高，轴承疲劳寿命降低，轴承疲劳寿命在定压预紧下随着轴承转速的变化比较明显，且比在定位预紧下的运转时间要长。在转速一定的情况下，随着预紧力的增加，轴承整体疲劳寿命减小，在定压预紧下轴承疲劳寿命受预紧力的影响较大，而在定位预紧下轴承的运转时间较短。
　　(4)选取典型的轴承材料进行角接触球轴承疲劳寿命的对比分析。分析结果显示：与全钢角接触球轴承相比，混合陶瓷角接触球轴承的运转时间要长，且随着转速、载荷的增大其疲劳寿命减小的幅度较小。
　　综上所述，本文通过对角接触球轴承在弹流润滑状态下的刚度、接触应力、接触载荷等方面的计算分析，进而研究其对轴承疲劳寿命的影响，为在以后使用轴承的过程中提供一个参考，进一步为延长轴承疲劳寿命提供有效的措施。

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注释表

第1章 绪论

1.1本文的研究背景及意义

1.2轴承疲劳寿命研究现状

1.3课题的提出及主要研究内容

1.4本章小结

第2章 角接触球轴承疲劳寿命分析

2.1引言

2.2滚动轴承疲劳寿命的影响因素

2.3滚动轴承寿命计算

2.4轴承寿命计算式修正

2.5本章小结

第3章 高速角接触球轴承动力学分析

3.1概述

3.2轴承的接触理论

3.3弹流润滑理论

3.4轴承等效刚度的计算

3.5本章小结

第4章 基于弹流润滑理论的角接触球轴承疲劳寿命分析

4.1概述

4.2轴承部件间的接触与摩擦

4.3角接触球轴承有限元模型的建立

4.4有限元模型分析接触角

4.5基于弹流润滑理论分析角接触球轴承疲劳寿命

4.6本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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