本文關(guān)鍵詞：基于薄板理論的偏航軸承性能分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：偏航軸承與普通軸承相比,具有大尺寸、大載荷、小剛度的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),考慮到偏航軸承的結(jié)構(gòu)與工況特點(diǎn),套圈軸向柔性變形成為力學(xué)分析中不可忽略的因素。因此,建立適用于大型偏航軸承的考慮軸向柔性變形的力學(xué)分析模型有著重要的意義。本文基于薄板理論,推導(dǎo)了偏航軸承的軸向柔性變形求解公式,建立了考慮軸向柔性變形的力學(xué)分析模型；在此基礎(chǔ)上,以靜載能力與疲勞壽命為目標(biāo),對偏航軸承的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。研究成果為偏航軸承的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供了理論參考依據(jù)。(1)介紹了偏航軸承的發(fā)展背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及結(jié)構(gòu)與工作特點(diǎn),提出了本文的研究內(nèi)容；論述了偏航軸承分析所采用的Hertz接觸理論、薄板理論和L-P疲勞壽命理論,重點(diǎn)推導(dǎo)了其中的一些重要計算公式。(2)基于薄板理論,提出了一種求解軸承套圈軸向柔性變形的計算方法,依據(jù)所求得的軸向柔性變形,建立了偏航軸承的力學(xué)分析模型,采用逆Broyden秩1擬Newton法與牛頓-拉夫遜法聯(lián)合求解了力學(xué)模型的解,將該方法的計算結(jié)果與有限元仿真結(jié)果及剛性理論計算結(jié)果進(jìn)行了對比,計算結(jié)果處于有限元仿真與剛性理論之間,與剛性理論相比更加合理。(3)采用經(jīng)驗計算公式、剛性理論、柔性理論分別計算了偏航軸承的靜載特性并對結(jié)果進(jìn)行了對比；分析了軸承套圈厚度、螺栓分布圓直徑、初始接觸角、滾動體個數(shù)與直徑、吻合度對靜載特性的影響；以偏航軸承的靜載能力為目標(biāo),建立了偏航軸承的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,采用遺傳算法對軸承的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。(4)論述了DG03標(biāo)準(zhǔn)中的疲勞壽命求解過程；基于L-P理論與柔性力學(xué)分析理論,建立了適用于偏航軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計的疲勞壽命分析模型,采用該模型分析了初始接觸角、吻合度、滾動體直徑與個數(shù)對疲勞壽命的影響；建立了以疲勞壽命為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,對一些參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。(5)通過引入加權(quán)系數(shù)的方法,以靜載能力和疲勞壽命為目標(biāo)建立了多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,并對軸承的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：偏航軸承 柔性變形 薄板理論 優(yōu)化設(shè)計 疲勞壽命 載荷分布
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 軸承國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 軸承的靜態(tài)承載特性研究11-12
• 1.2.2 軸承的疲勞壽命研究12-13
• 1.2.3 軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計13
• 1.2.4 軸承的有限元仿真13-14
• 1.3 本文研究內(nèi)容14-15
• 2 偏航軸承的特點(diǎn)及基礎(chǔ)理論15-26
• 2.1 偏航軸承的特點(diǎn)15-17
• 2.1.1 偏航軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)15-16
• 2.1.2 偏航軸承的工作環(huán)境、工況及技術(shù)要求16-17
• 2.1.3 偏航軸承的材質(zhì)與制造17
• 2.2 赫茲接觸理論17-21
• 2.2.1 Hertz接觸理論概述17
• 2.2.2 Hertz接觸理論17-21
• 2.3 薄板理論21-23
• 2.3.1 薄板理論概述21-22
• 2.3.2 極坐標(biāo)下薄板的基本方程22-23
• 2.4 疲勞壽命理論23-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 3 偏航軸承力學(xué)模型的建立及求解26-48
• 3.1 柔性理論模型構(gòu)建及求解26-29
• 3.1.1 薄板模型的建立26-27
• 3.1.2 薄板模型的邊界條件27
• 3.1.3 薄板模型的求解27-29
• 3.2 力學(xué)模型的建立與求解29-36
• 3.2.1 彈性接觸趨近量及接觸角29-31
• 3.2.2 偏航軸承力學(xué)模型的建立31-33
• 3.2.3 力學(xué)模型的求解33-36
• 3.3 算例及結(jié)果分析36-44
• 3.3.1 純軸向力作用下的承載特性分析36-38
• 3.3.2 純徑向力作用下的承載特性分析38-39
• 3.3.3 純傾覆力矩作用下的承載特性分析39-41
• 3.3.4 綜合載荷作用下的承載特性分析41-44
• 3.4 偏航軸承有限元分析及對比44-46
• 3.4.1 有限元模型建立44
• 3.4.2 有限元邊界條件44-45
• 3.4.3 算例及結(jié)果對比45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 4 偏航軸承靜載特性及結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計48-59
• 4.1 偏航軸承靜載特性48-50
• 4.1.1 偏航軸承的最大接觸載荷48-49
• 4.1.2 偏航軸承的最大接觸應(yīng)力與安全系數(shù)49-50
• 4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對靜載能力的影響50-55
• 4.2.1 軸承套圈厚度的影響50-51
• 4.2.2 螺栓分布圓直徑的影響51-52
• 4.2.3 初始接觸角對靜載特性的影響52-53
• 4.2.4 滾動體直徑與個數(shù)對靜載特性的影響53-54
• 4.2.5 吻合度對靜載特性的影響54-55
• 4.3 基于靜載能力的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計55-58
• 4.3.1 設(shè)計變量55
• 4.3.2 目標(biāo)函數(shù)55
• 4.3.3 約束條件55-56
• 4.3.4 優(yōu)化模型求解56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 5 偏航軸承疲勞壽命及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計59-69
• 5.1 軸承疲勞壽命計算標(biāo)準(zhǔn)59-61
• 5.1.1 軸向基本額定動載荷59-60
• 5.1.2 軸向當(dāng)量動載荷60
• 5.1.3 軸承疲勞壽命60-61
• 5.2 基于L-P理論的壽命計算61
• 5.3 軸承疲勞壽命的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計61-65
• 5.3.1 初始接觸角、滾動體直徑與個數(shù)對疲勞壽命的影響62-63
• 5.3.2 吻合度對疲勞壽命的影響63-64
• 5.3.3 基于軸承疲勞壽命的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化64-65
• 5.4 基于疲勞壽命與靜載能力的聯(lián)合優(yōu)化65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況74-75
• 致謝75-76

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  本文關(guān)鍵詞：基于薄板理論的偏航軸承性能分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：258933