圓柱滾子軸承具有承載能力大、安裝方便等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于重載機(jī)械系統(tǒng)中。由于該類軸承不具備自動(dòng)調(diào)心功能,軸承在裝配過(guò)程中的不對(duì)中問(wèn)題和服役環(huán)境下的傾覆力矩會(huì)導(dǎo)致其工作于偏載工況下。圓柱滾子軸承的偏載一方面導(dǎo)致滾子重載端過(guò)度磨損,出現(xiàn)早期失效現(xiàn)象,大大縮短軸承的服役壽命,另一方面致使軸承剛度發(fā)生生變化,影響軸承的振動(dòng)行為。目前雖然對(duì)偏載工況下圓柱滾子軸承的研究取得了一定的成果,但是對(duì)于軸承在偏載作用下的剛度特性分析,以及滾動(dòng)體的優(yōu)化修形方面,仍然存在許多挑戰(zhàn)。因此,開展偏載工況下圓柱滾子軸承的力學(xué)性能及修形優(yōu)化研究,具有重要的研究意義。本文以圓柱滾子軸承為研究對(duì)象,開展了偏載工況下,負(fù)載、修形對(duì)軸承力學(xué)性能及疲勞壽命的影響研究。主要的研究?jī)?nèi)容如下:(1)考慮滾動(dòng)體的修形,基于切片方式和影響系數(shù)法建立了圓柱滾子軸承偏載作用下的接觸力學(xué)解析模型,采用有限元法驗(yàn)證了模型的有效性,分析了偏載對(duì)軸承接觸性能的影響。(2)采用滾子與滾道的切片理論,綜合考慮了滾子與滾道接觸副的剛度和油膜剛度,利用剛度串、并聯(lián)公式,提出了軸承偏載時(shí)剛度計(jì)算方法,通過(guò)有限元模型驗(yàn)證了該方法的可行性,開展了偏載量、轉(zhuǎn)速、游隙等對(duì)軸承剛度的影響研究。(3)基于圓柱滾子軸承在偏載下的剛度辨識(shí)方法,設(shè)計(jì)搭建了可以模擬軸承偏載工況的試驗(yàn)臺(tái),開展了不同工況下軸承剛度測(cè)試研究,揭示了軸承載荷、轉(zhuǎn)速、偏載量等對(duì)軸承剛度的影響規(guī)律。(4)根據(jù)滾子母線傳統(tǒng)修形設(shè)計(jì)方式和軸承偏載時(shí)應(yīng)力分布特性,提出了非對(duì)稱和指數(shù)母線相結(jié)合的滾子母線修形方法,有效改善了軸承偏載時(shí)的應(yīng)力集中現(xiàn)象。并以軸承的最大壽命為優(yōu)化目標(biāo),采用遺傳算法優(yōu)化指數(shù)母線的修形參數(shù),提高了軸承的服役壽命。通過(guò)本文的研究,完成了圓柱滾子軸承在偏載作用下的接觸力學(xué)性能建模,提出了軸承偏載下的剛度計(jì)算方法,研制了模擬軸承偏載的剛度測(cè)試試驗(yàn)臺(tái),明確了偏載對(duì)軸承接觸性能、剛度特性及疲勞壽命影響機(jī)理,實(shí)現(xiàn)了滾子母線修形的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文研究結(jié)果為承受偏載作用的圓柱滾子軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論支撐與技術(shù)參考。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH133.33
【部分圖文】：

邋－邐ｒｆｆｉ邋１１逡逑．ｅｌ逡逑１樐逡逑圖２．１W柱滾子抽承實(shí)物圖邐圖２．２畫柱滾子軸承結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋ｒｏｌｌｅｒ邋ｂｅａｒｉｎｇ邋ｐｈｙｓｉｃａｌ邋ｄｒａｗｉｎｇ邋Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋ｒｏｌｌｅｒ邋ｂｅａｒｉｎｇ邋ｓｔ．ｍｃｔｍａｌ邋ｄｒａｗｉｎｇ逡逑２．１．２軸承偏載表征參數(shù)逡逑理論上，圓柱滾子軸承主要承受純徑向載荷，但是實(shí)際中，可能會(huì)出現(xiàn)載荷偏直或逡逑軸承安裝過(guò)程中內(nèi)外W傾斜及轉(zhuǎn)軸的變形等這些因素都會(huì)導(dǎo)致圓柱滾子軸承處于偏載逡逑下ｒ軸承在偏載下的力可以分解為徑向載荷和力矩載荷。逡逑ｉ？柱滾子軸承在偏載作用下時(shí)，軸承產(chǎn)生相應(yīng)的復(fù)合表征參數(shù)，圖２．３為圓柱滾逡逑子軸承偏載下復(fù)合表征參數(shù)示意圖。逡逑遍一Ｉ逡逑＂［ｍ邋ｍｆ逡逑（ａ）結(jié)構(gòu)圖邐（坤三維圖逡逑圖２．３圓柱滾子袖承偏栽下復(fù)合表征參數(shù)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋ｒｏｌｌｅｉ－ｂｅａｒｉｎｇ邋

邐偏載工況下圓柱滾子軸承力學(xué)性能及修形優(yōu)化研究邐逡逑載荷引起的第＿／個(gè)滾子與內(nèi)外滾道傾斜時(shí)的角變形量；４為第ｙ個(gè)滾子凸度修形引起的逡逑變形，圓柱滾子與內(nèi)外滾道的彈性接觸變形分量如圖２．５所示。逡逑

體之間＊的理想線接觸狀態(tài)并不存在，且當(dāng)軸承在偏載作用下時(shí)，接觸問(wèn)題會(huì)更復(fù)雜，此逡逑時(shí)需要采用非Ｈｅｒｔｚ方法對(duì)上述情況進(jìn)行求解。滾子與滾道作為兩彈性體，其在載荷作逡逑用下會(huì)產(chǎn)生彈性變形并形成接觸區(qū)域Ｑ，圖２．６為滾子與內(nèi)滾道的線接觸示意圖。逡逑Ｍ／／邋Ｑｖ逡逑／Ｗ）逡逑圖２．６滾乎與內(nèi)滾道的線接觸示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．６邋Ｌｉｎｅａｒ邋ｃｏｎｔａｃｔ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｒｏｌｌｅｒ邋ａｎｄ邋ｉｎｎｅｒ邋ｒａｃｅｗａｙ逡逑－１１邋－逡逑

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