组合式推力滑动轴承试验台设计与分析

摘要

推力滑动轴承是一种承受轴向推力并限制轴作轴向移动的滑动轴承，而径向滑动轴承是一种承受径向载荷的滑动轴承。国内外对径向滑动轴承试验台的研究已取得了丰硕的成果，而对推力滑动轴承试验台的设计和研究还不够深入。
　　组合式推力滑动轴承试验台正是针对机械设计课堂教学中只有径向滑动轴承试验台，缺少推力滑动轴承试验台而设计开发的一种包含普通平面推力轴瓦、可倾推力轴瓦、倾斜角度固定推力轴瓦的试验台。该试验台共有两种组合形式:平面轴瓦和可倾轴瓦的组合;平面轴瓦和倾斜角度固定轴瓦的组合。在试验工作过程中通过轴瓦之间的无缝隙转换，可以得到不同工况条件下的油膜压力分布、油膜厚度分布、承载力大小分布等。
　　本文通过二维软件CAXA、三维软件Pro/Engineering、编程软件MATLAB、仿真软件ANSYS等软件进行分析和设计，比较哪种组合形式的试验台在动压润滑性能方面更加有优势。本文主要研究工作如下:
　　(1)对组合式推力滑动轴承的研究方法寻找理论及现实依据，根据实际情况确定试验台及各参数值。利用CAXA完成各零件图的二维设计，利用Pro/E完成可倾瓦轴承立柱、油缸、转盘等参数化建模，并对各零件进行装配。
　　(2)建立推力滑动轴承动压润滑的数学模型，通过有限差分法结合雷诺方程式、密度温度关系式、粘度温度关系式、油膜厚度方程式、能量方程式、弹性变形方程式，以及它们的边界条件等得到润滑油膜的可视化参数。
　　(3)根据瓦块尺寸，为了便于研究，把瓦块看作一个长80mm、宽80mm、厚10mm的矩形瓦块来处理，四块普通平面轴瓦相对固定，利用MATLAB编程得到不同参数对两种类型组合推力轴承润滑研究的影响。为了验证无量纲差分法的准确性，利用ANSYS中的FLUENT流体分析模块分析不同固定倾斜角度对油膜压力的影响，然后进行误差研究，得到最终的结论。
　　(4)通过分析不同因素所产生的不同影响，确定哪种组合试验台性能更加优越。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 轴承的简单介绍

1．2 本课题研究背景及意义

1．3 国内外轴承行业发展状况

1．3．1 国内轴承行业发展状况

1．3．2 国外轴承行业发展状况

第2章 组合式轴承试验台的设计

2．1 二维软件CAXA简单介绍

2．2 试验台设计

2．2．1 瓦块的结构设计

2．2．2 加载装置系统的设计

2．2．3 工况转换系统的设计

2．2．4 动力传动系统的设计

2．3 三维软件Pro／Engineering简单介绍

2．4 试验台三维建模模型

2．5 三维零件的装配

第3章 推力滑动轴承润滑理论研究

3．1 推力滑动轴承润滑研究的意义

3．2 推力滑动轴承流体动压润滑理论

3．3 润滑分析数学模型的建立

3．3．1 流体运动N—S方程

3．3．2 流体运动雷诺方程式

3．3．3 润滑油粘度与温度、压力关系式

3．3．4 能量方程式

3．3．5 油膜厚度方程式

3．3．6 固体热传导方程式

3．4 本章小章

第4章 滑动轴承有限差分法编程分析

4．1 雷诺方程无量纲化处理

4．2 雷诺方程有限差分法处理

4．3 逐点SOR迭代法求解线性方程组

4．4 逐点SOR迭代法收敛准则

4．5 雷诺方程边界条件处理

4．6 MATLAB部分编译程序

4．7 求解油膜压力、厚度流程图

4．8 油膜计算与分析

4．9 不同参数对油膜润滑的影响

4．10 本章小结

第5章 滑动轴承有限元法仿真分析

5．1 有限元分析软件ANSYS简单介绍

5．1．1 ANSYS Workbench的特点

5．1．2 ANSYS Workbench网格划分功能

5．1．3 ANSYS Workbench中网格质量的检查

5．2 瓦块油膜仿真分析(CFD)

5．2．1 瓦块油膜模型的建立

5．2．2 瓦块油膜模型网格划分

5．2．3 设定油膜边界名称

5．2．4 FLUENT轴瓦油膜仿真流程图

5．2．5 迭代过程残差曲线图

5．3 仿真结果分析

5．4 有限差分法与有限元法计算结果分析比较

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢