圓柱滾子軸承廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、高速鐵路、船舶等裝置中。滾動(dòng)軸承的性能好壞會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的工作性能。在軸承加工制造過(guò)程中,套圈和滾動(dòng)體或多或少存在一定的幾何誤差,進(jìn)而會(huì)影響軸承的承載特性和振動(dòng)特性。因此,本文在滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上,在國(guó)家“十二五”科技攻關(guān)項(xiàng)目(編號(hào)為:JPPT-ZCGX1-1)及自然科學(xué)基金(編號(hào)為:U1404514)的資助下,就圓柱滾子軸承在考慮零件幾何誤差下的承載特性和振動(dòng)特性開展了研究。本論文以圓柱滾子軸承為研究對(duì)象,采用傅里葉級(jí)數(shù)展開表達(dá)式來(lái)描述圓柱滾子軸承內(nèi)、外套圈滾道的幾何形狀誤差,包括誤差幅值、誤差方位角以及誤差級(jí)數(shù);用離散的數(shù)值來(lái)描述滾子直徑尺寸誤差。為研究考慮零件幾何誤差下的圓柱滾子軸承動(dòng)態(tài)特性,本文在滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)理論的基礎(chǔ)上,建立圓柱滾子軸承動(dòng)力學(xué)非線性方程組,運(yùn)用ADAMS軟件進(jìn)行建模,使用Fortran語(yǔ)言編寫圓柱滾子軸承各零件之間的作用力子程序,采用預(yù)估-校正的GSTIFF(Gear stiff)算法對(duì)所建立的模型進(jìn)行求解。以某型號(hào)圓柱滾子為研究對(duì)象,研究了軸承零件存在幾何誤差下的圓柱滾子軸承承載特性和振動(dòng)特性。研究結(jié)果表明:單一滾子直徑尺寸存在誤差時(shí),誤差值為負(fù)值時(shí),該滾子與滾道之間的接觸載荷減小,而相鄰的滾子與滾道之間的接觸載荷增大,誤差值為正值時(shí),該滾子與滾道之間的接觸載荷增大,而相鄰的滾子與滾道之間的接觸載荷減小;當(dāng)多個(gè)滾子同時(shí)存在直徑尺寸誤差時(shí),滾子誤差的大小及排列順序?qū)S承的載荷分布均會(huì)產(chǎn)生影響;當(dāng)所有滾子直徑尺寸誤差值為隨機(jī)值時(shí),滾子之間隨機(jī)誤差值的極差越大,滾子與滾道之間的接觸載荷變化量越大。內(nèi)外滾道的誤差幅值、方位角、誤差級(jí)數(shù)都可能引起成滾子與滾道之間的接觸載荷變化、滾子承載個(gè)數(shù)發(fā)生變化、滾子承載不連續(xù)的情況,進(jìn)而造成軸承壽命降低;當(dāng)內(nèi)外滾道誤差幅值、誤差方位角和誤差級(jí)數(shù)相同時(shí),軸承載荷分布、壽命與內(nèi)外滾道為理想狀況下一致。隨著內(nèi)滾道、滾子直徑的增加,軸承振動(dòng)加速度值和各倍頻的幅值均呈先增大后減小的趨勢(shì);隨著外滾道直徑的增加,軸承振動(dòng)加速度值和各倍頻的幅值均呈現(xiàn)增大的趨勢(shì);滾子直徑對(duì)軸承徑向振動(dòng)加速度值影響最大,外滾道直徑影響次之,內(nèi)滾道直徑影響最小。最后,在課題組搭建的圓柱滾子軸承保持架動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)的基礎(chǔ)上,將存在直徑尺寸誤差的滾子代替理想滾子進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)試?yán)硐霛L子和存在直徑尺寸誤差的滾子對(duì)保持架打滑率的影響,驗(yàn)證本文所給出考慮軸承零件幾何誤差下的圓柱滾子軸承動(dòng)力學(xué)模型的正確性。本文有關(guān)圓柱滾子軸承的承載特性和振動(dòng)特性進(jìn)行了相關(guān)的理論和試驗(yàn)研究,對(duì)圓柱滾子軸承設(shè)計(jì)與制造以及圓柱滾子軸承的選配等方面有一定的理論指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH133.33
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 國(guó)內(nèi)外軸承零件幾何誤差研究
        1.2.2 國(guó)內(nèi)外滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能研究現(xiàn)狀
        1.2.3 軸承仿真分析軟件
    1.3 研究意義
    1.4 研究?jī)?nèi)容及方法
第2章 圓柱滾子軸承動(dòng)力學(xué)仿真分析模型
    2.1 圓柱滾子軸承結(jié)構(gòu)分析
    2.2 圓柱滾子軸承運(yùn)動(dòng)分析
        2.2.1 坐標(biāo)系統(tǒng)及假設(shè)
        2.2.2 運(yùn)動(dòng)分析
    2.3 高速圓柱滾子軸承非線性動(dòng)力學(xué)微分方程組
        2.3.1 滾子非線性動(dòng)力學(xué)微分方程組
        2.3.2 保持架非線性動(dòng)力學(xué)微分方程組
        2.3.3 內(nèi)圈非線性動(dòng)力學(xué)微分方程組
    2.4 滾子與滾道之間的接觸載荷的計(jì)算
    2.5 軸承壽命的計(jì)算方法
    2.6 保持架打滑率的計(jì)算
        2.6.1 增加拖動(dòng)力來(lái)減小保持架打滑率
        2.6.2 減小阻力來(lái)減小保持架打滑率
    2.7 本章小結(jié)
第3章 幾何誤差對(duì)圓柱滾子軸承承載特性的影響分析
    3.1 考慮滾子直徑尺寸誤差下的滾子與滾道的相互作用
    3.2 考慮滾子直徑尺寸誤差下的軸承承載特性研究
        3.2.1 滾子不存在直徑尺寸誤差時(shí)的軸承承載特性計(jì)算
        3.2.2 單一滾子存在直徑尺寸誤差
        3.2.3 多個(gè)滾子存在直徑尺寸誤差
        3.2.4 所有的滾子存在直徑尺寸隨機(jī)誤差
    3.3 內(nèi)外滾道幾何形狀誤差的簡(jiǎn)化輪廓模型
    3.4 內(nèi)滾道幾何形狀誤差
        3.4.1 內(nèi)滾道幾何形狀誤差幅值
        3.4.2 內(nèi)滾道幾何形狀誤差方位角
        3.4.3 內(nèi)滾道幾何形狀誤差級(jí)數(shù)
    3.5 外滾道幾何形狀誤差
        3.5.1 外滾道幾何形狀誤差幅值
        3.5.2 外滾道幾何形狀誤差方位角
        3.5.3 外滾道幾何形狀誤差級(jí)數(shù)
    3.6 內(nèi)外滾道均存在幾何形狀誤差
        3.6.1 內(nèi)滾道誤差級(jí)數(shù)
        3.6.2 外滾道誤差級(jí)數(shù)
    3.7 本章小結(jié)
第4章 圓柱滾子軸承合套參數(shù)對(duì)軸承振動(dòng)特性的影響
    4.1 軸承合套原理
    4.2 圓柱滾子軸承振動(dòng)特性分析
    4.3 軸承內(nèi)外滾道直徑、滾子直徑對(duì)軸承振動(dòng)特性的影響
        4.3.1 內(nèi)滾道直徑對(duì)軸承振動(dòng)特性的影響
        4.3.2 外滾道直徑對(duì)軸承振動(dòng)特性的影響
        4.3.3 滾子直徑對(duì)軸承振動(dòng)特性的影響
    4.4 軸承合套參數(shù)對(duì)軸承振動(dòng)特性的影響
    4.5 軸承內(nèi)外滾道、滾子直徑推薦選配尺寸
    4.6 本章小結(jié)
第5章 圓柱滾子軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)及分析
    5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容
        5.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?br>        5.1.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備
        5.1.3 試驗(yàn)過(guò)程
    5.2 試驗(yàn)裝置
        5.2.1 試驗(yàn)主體裝置
        5.2.2 電渦流位移傳感器
        5.2.3 保持架測(cè)速裝置
        5.2.4 計(jì)算機(jī)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    5.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析
        5.3.1 試驗(yàn)測(cè)得理想滾子下的軸承動(dòng)態(tài)特性
        5.3.2 試驗(yàn)測(cè)得誤差滾子下的軸承動(dòng)態(tài)特性
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間的研究成果

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