联轴器和滚动轴承刚度特性分析及其测试研究

摘要

滚动轴承和联轴器作为支撑和传动的部件，是旋转机械转子系统很重要的组成部分。圆柱滚子轴承由于其结构简单、造价低廉、适用于高速场合并且能够承受较高的径向载荷而被广泛应用;套齿联轴器中的套齿结构能够传递较大的转矩，并且能够允许在存在一定的轴向、径向或角度偏差时传递力矩，所以套齿结构也被广泛应用于高速旋转机械中。
　　本文以圆柱滚子轴承和套齿联轴器为研究对象，进行了刚度特性的解析分析和有限元仿真分析，并设计了圆柱滚子轴承和套齿联轴器的静态加载装置，进行了刚度试验研究。为滚子轴承和套齿联轴器的设计、制造、分析和使用提供了一定基础。
　　本文完成的主要工作如下：
　　(1)分析了套齿联轴器的单齿和整体的力学模型，建立了其5自由度的解析刚度模型。
　　(2)基于ANSYS软件，考虑了接触等非线性问题，建立了在弯曲载荷作用下的套齿联轴器仿真模型。分析了在不同弯曲载荷作用下套齿联轴器的刚度特性变化规律。
　　(3)设计加工了三级套齿联轴器。根据所设计的套齿联轴器，设计、加工并搭建了联轴器静力加载测试试验台。完成了套齿联轴器静态刚度测试试验。
　　(4)基于ANSYS分析软件，根据圆柱滚子轴承的力学模型针对N1007圆柱滚子轴承，建立了仿真模型。对该模型进行了有限元分析，得到了该模型刚度的变化规律。
　　(5)针对N1007圆柱滚子轴承，根据套齿联轴器静态加载试验台进行改装。完成了圆柱滚子轴承的静态加载刚度测试试验,得到了该轴承试验条件下的刚度变化规律。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 套齿联轴器的研究和应用现状

1．2．2 套齿联轴器力学特性的研究现状

1．2．3 滚动轴承的载荷分布研究

1．2．4 滚动轴承力学特性的研究现状

1．2．5 滚动轴承刚度特性的研究

1．3 本文主要内容

第2章 套齿联轴器刚度特性的解析和仿真分析

2．1 引言

2．2 套齿联轴器结构特点

2．3 套齿联轴器刚度模型

2．4 套齿联轴器刚度特性的解析分析

2．4．1 套齿联轴器单齿的力学分析

2．4．2 基于解析的套齿联轴器刚度

2．5 套齿联轴器刚度特性的有限元分析

2．5．1 套齿联轴器有限元模型

2．5．2 基于有限元的套齿联轴器刚度特性分析

2．6 算例

2．6．1 解析结果分析

2．6．2 有限元结果分析

2．7 本章小结

第3章 套齿联轴器刚度性能的测试

3．1 引言

3．2 试验台设计

3．2．1 试验台特点

3．2．2 试验台构成

3．2．3 测试原理

3．3 套齿联轴器静态刚度性能测试

3．4 结论

第4章 圆柱滚子轴承的刚度特性分析

4．1 引言

4．2 圆柱滚子轴承的几何特征

4．2．1 圆柱滚子轴承的结构特点

4．2．2 节圆直径、径向游隙和轴向游隙

4．2．3 曲率

4．3 滚动轴承基础理论

4．3．1 Hertz接触理论

4．3．2 套圈控制理论

4．3．3 刚性套圈假设

4．4 基于有限元的圆柱滚子轴承刚度特性分析

4．4．1 有限元模型的建立

4．4．2 有限元结果分析

4．5 本章小结

第5章 圆柱滚子轴承刚度性能的测试

5．1 引言

5．2 试验台介绍

5．3 试验方案

5．4 试验结果分析

5．5 结论

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢