不同支承方式下滚动轴承的动态特性分析

摘要

滚动轴承是传递运动和承受负载的重要机械基础部件，常见于各种机械中，广泛应用于交通车辆、机床、精密仪器等各种各样的机器和装置中。为满足不同机械应用的需要，轴承的支承方式也随之不同，这样就会导致由支承方式引起的轴承内部受力发生变化，使旋转机械在实际工作过程中振动烈度过大，噪声超标，零部件过早损坏。所以在轴承分析中不能再像低载荷、低转速时那样把轴承的部件简化为刚体，而必须对其进行内部受力分析。因此，研究轴承不同支承方式对轴承动态特性的影响具有理论意义和实用价值。
　　首先，分析了国内外关于滚动轴承仿真技术的研究成果，对滚动轴承的工作原理、结构等进行了论述，以滚动轴承6206为研究对象，详细介绍了有限元法解决滚动轴承接触问题的方法。建立了在空心轴和实心轴支承方式下的三维实体模型、有限元模型，通过对边界条件的设置来模拟轴承接近实际的工作状态，通过接触对的设置来模拟轴承各部件之间的实际联系状态，最后实现了滚动轴承的动态仿真。
　　其次，研究了轴承在不同支承方式下的动态特性，得到了滚动轴承的运动规律、应力分布及接触应力变化规律等，还得出了不同支承方式下其动态特性的异同，得到以下主要结论：
　　轴承在运转过程中各部件的受力存在很大差异；滚动体的受力最大，其次为外圈、内圈和保持架，保持架的应力变化最为剧烈，轴承较大的应力出现在滚动体与内、外圈的接触区。接触应力在接触表面以椭圆形的形式表现，主要集中在滚动体与内、外圈接触部位，其在接触表面以下一定深度的应力较大，并以此为中心向外衰减。轴承在空心轴支承下，部件的运动轨迹会发生改变，最终影响其内部受力变化。在非承载区内，空心轴支承下轴承内部接触应力变化比在实心轴支承下激烈，这说明不同支承方式下分析轴承内部载荷时，必须考虑非承载区的应力变化。支承方式的不同会使轴承内部的载荷分布发生改变，所以在研究轴承力学特性时，应该考虑其支承方式的影响。
　　最后，采用实验手段进行了不同工况、不同支承方式下变速箱振动特性研究，得到了刚性支承下变速箱的振动烈度要比柔性支承下变速箱振动烈度在的结论。

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目录

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的与内容

2 滚动轴承的载荷分布及基本力学理论

2.1 滚动轴承的载荷分布

2.2 滚动轴承的接触理论

2.3 本章小结

3 滚动轴承接触状态研究

3.1 接触问题的有限元理论

3.2 滚动轴承接触状态的分析

3.3 本章小结

4 不同支承方式下滚动轴承的动态特性

4.1 滚动轴承运动规律分析

4.2 滚动轴承运动中固有特性分析

4.3 应力分布分析

4.4 接触应力分析

4.5 本章小结

5支承方式对变速箱振动影响的实验研究

5.1实验方案

5.2实验设备

5.3振动测试实验

5.4 支承方式对变速箱振动烈度的影响分析

5.5本章小结

6 结 论

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录：