本文關鍵詞：基于薄板理論的偏航軸承性能分析與結構優(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、小剛度的結構特點,考慮到偏航軸承的結構與工況特點,套圈軸向柔性變形成為力學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分析模型有著重要的意義。本文基于薄板理論,推導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分析模型；在此基礎上,以靜載能力與疲勞壽命為目標,對偏航軸承的主要結構參數進行了優(yōu)化設計。研究成果為偏航軸承的結構優(yōu)化設計提供了理論參考依據。(1)介紹了偏航軸承的發(fā)展背景、國內外研究現狀以及結構與工作特點,提出了本文的研究內容；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,重點推導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,依據所求得的軸向柔性變形,建立了偏航軸承的力學分析模型,采用逆Broyden秩1擬Newton法與牛頓-拉夫遜法聯合求解了力學模型的解,將該方法的計算結果與有限元仿真結果及剛性理論計算結果進行了對比,計算結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果進行了對比；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,建立了偏航軸承的優(yōu)化數學模型,采用遺傳算法對軸承的主要結構參數進行了優(yōu)化設計。(4)論述了DG03標準中的疲勞壽命求解過程；基于L-P理論與柔性力學分析理論,建立了適用于偏航軸承結構參數設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、滾動體直徑與個數對疲勞壽命的影響；建立了以疲勞壽命為目標的結構優(yōu)化數學模型,對一些參數進行了優(yōu)化設計。(5)通過引入加權系數的方法,以靜載能力和疲勞壽命為目標建立了多目標優(yōu)化數學模型,并對軸承的一些結構參數進行了優(yōu)化。
【關鍵詞】：偏航軸承 柔性變形 薄板理論 優(yōu)化設計 疲勞壽命 載荷分布
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 軸承國內外研究現狀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 軸承的結構參數優(yōu)化設計13
• 1.2.4 軸承的有限元仿真13-14
• 1.3 本文研究內容14-15
• 2 偏航軸承的特點及基礎理論15-26
• 2.1 偏航軸承的特點15-17
• 2.1.1 偏航軸承的結構特點15-16
• 2.1.2 偏航軸承的工作環(huán)境、工況及技術要求16-17
• 2.1.3 偏航軸承的材質與制造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25-26
• 3 偏航軸承力學模型的建立及求解26-48
• 3.1 柔性理論模型構建及求解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 偏航軸承力學模型的建立31-33
• 3.2.3 力學模型的求解33-36
• 3.3 算例及結果分析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 算例及結果對比45-46
• 3.5 本章小結46-48
• 4 偏航軸承靜載特性及結構參數設計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力與安全系數49-50
• 4.2 結構參數對靜載能力的影響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 基于靜載能力的結構參數優(yōu)化設計55-58
• 4.3.1 設計變量55
• 4.3.2 目標函數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58-59
• 5 偏航軸承疲勞壽命及結構優(yōu)化設計59-69
• 5.1 軸承疲勞壽命計算標準59-61
• 5.1.1 軸向基本額定動載荷59-60
• 5.1.2 軸向當量動載荷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 軸承疲勞壽命的結構參數設計61-65
• 5.3.1 初始接觸角、滾動體直徑與個數對疲勞壽命的影響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構參數優(yōu)化64-65
• 5.4 基于疲勞壽命與靜載能力的聯合優(yōu)化65-67
• 5.5 本章小結67-69
• 結論69-71
• 參考文獻71-74
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況74-75
• 致謝75-76

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

本文編號：258933