滚动轴承载荷分布及力学行为研究

摘要

轴承的载荷分布直接影响服役刚度、润滑情况和疲劳寿命，是高端轴承研究的重要内容之一。
　　本文以调心滚子轴承为研究对象，在前人研究成果的基础上，综合考虑轴承运动情况和负荷位移关系，发展并建立了求解调心滚子轴承中低速、高速状态下载荷分布的拟动力学模型。以22318C调心滚子轴承为例，研究了联合载荷以及旋转角速度对滚子载荷分布的影响。结果表明:当轴承承受双向联合载荷时，只有部分滚子承载，施加轴向力一侧的滚子即第二列滚子是主要承载体，同时可以认定轴向载荷的施加改变了滚子的载荷分布;滚子的旋转角速度对轴承滚子的载荷分布影响不大。
　　并以22318C调心滚子轴承为研究对象，基于有限元法解决滚动轴承接触问题的原理和方法，建立了有限元分析模型，研究了滚动轴承的载荷分布特性，并在给定单一变量的情况下定量的分析了轴向载荷、径向载荷、联合载荷、滚动体曲率以及初始接触角对轴承载荷分布的影响。结果表明:最大接触载荷随径向力或者轴向力增大呈线性增长;径向载荷下，只有部分滚动体与轴承内、外圈发生接触，轴向载荷作用下，所有滚动体都与轴承内、外圈发生接触;联合载荷下，轴向力的施加使得最大接触应力进一步增大;通过对不同初始接触角以及滚动体曲率半径进行研究，验证了研发该轴承选取的初始接触角以及滚动体曲率半径的合理性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 轴承力学方法国内外研究现状

1．3 滚动轴承的仿真研究

1．4 研究的主要方法与内容

1．4．1 研究的主要方法

1．4．2 研究的主要内容

第2章 调心滚子轴承的结构特性及接触理论

2．1 滚动轴承的接触理论

2．1．1 Hertz理论假设

2．1．2 Hertz点接触理论

2．1．3 Hertz线接触理论

2．2 调心滚子轴承性能

2．2．1 调心滚子轴承的结构特性

2．2．2 调心滚子轴承几何参数

2．3 本章小结

第3章 调心滚子轴承拟动力学模型

3．1 拟动力学法概述

3．2 低速调心滚子轴承的拟动力学模型

3．3 高速调心滚子轴承的拟动力学模型

3．4 求解调心滚子轴承载荷分布的方法

3．5 拟动力学求解结果及讨论

3．6 本章小结

第4章 基于有限元法的滚动轴承载荷分布

4．1 接触问题的有限单元法

4．1．1 有限单元法的简介

4．1．2 接触问题的有限元方程

4．1．3 接触问题的有限元算法

4．1．4 接触问题的求解参数

4．2 调心滚子轴承的有限元模型

4．2．1 网格划分

4．2．2 约束条件

4．2．3 接触对的设置

4．2．4 载荷的施加

4．2．5 求解选项的设置

4．2．6 有限元模型的调试

4．3 有限元计算结果及讨论

4．3．1 单纯径向载荷的变化对载荷分布的影响规律

4．3．2 单纯轴向载荷的变化对载荷分布的影响规律

4．3．3 联合载荷下载荷分布的变化规律

4．3．4 初始游隙大小变化对载荷分布的影响规律

4．3．5 初始接触角大小变化对载荷分布的影响规律

4．3．6 滚动体曲率半径变化对载荷分布的影响规律

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 本文的主要工作与结论

5．2 求解方法的总结

5．3 研究展望

参考文献

致谢

附录 作者在攻读硕士研究生期间发表的论文