本文關(guān)鍵詞：高速陶瓷球軸承接觸理論分析與仿真計(jì)算

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【摘要】：陶瓷球軸承因其特殊的性能優(yōu)勢(shì),成為輕載高速輕載旋轉(zhuǎn)設(shè)備中重要的零件之一。在高速運(yùn)動(dòng)中,我們往往關(guān)注該零件運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和持久性。穩(wěn)定性表明球軸承在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)支撐件的可靠性和動(dòng)態(tài)平衡性,持久性表明在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,陶瓷球軸承的保持架、滾動(dòng)體和套圈的多體接觸作用對(duì)使用壽命的影響。因此研究軸承的多體動(dòng)態(tài)接觸對(duì)軸承的延壽具有重要的意義。本文以高速小型復(fù)合分子泵中使用的混合陶瓷球軸承為研究對(duì)象,主要完成了以下三個(gè)方面的工作：(1)基于赫茲接觸理論,研究了深溝球軸承溝道曲率半徑系數(shù)對(duì)接觸力的影響；通過(guò)赫茲理論計(jì)算與ANSYS Workbench仿真計(jì)算的數(shù)值對(duì)比,得出了陶瓷球軸承在受到載荷時(shí),軸承的應(yīng)力、應(yīng)變、變形的分布云圖。(2)應(yīng)用ANSYS Workbench對(duì)軸承進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)仿真分析,得出了內(nèi)外圈、滾動(dòng)體、保持架接觸過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性以及軸承各個(gè)元件節(jié)點(diǎn)單元的位移、速度、加速度的變化規(guī)律。(3)對(duì)陶瓷球軸承進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試,得出了外圈的徑向振動(dòng)加速度信號(hào),并與仿真計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果具有一致性。
【關(guān)鍵詞】：陶瓷球軸承 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué) 接觸應(yīng)力 節(jié)點(diǎn)單元應(yīng)力 振動(dòng)特性
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題的來(lái)源與其研究的意義9-10
• 1.2 深溝球軸承接觸力學(xué)模型的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 滾動(dòng)軸承靜力學(xué)模型10-11
• 1.2.2 深溝球軸承的動(dòng)力學(xué)模型11-12
• 1.3 深溝球軸承接觸力學(xué)模型的仿真分析現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 深溝球軸承接觸靜力學(xué)仿真分析現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 深溝球軸承接觸動(dòng)力學(xué)仿真現(xiàn)狀13-14
• 1.4 研究的目標(biāo)與內(nèi)容14-15
• 1.4.1 研究的目標(biāo)14-15
• 1.4.2 研究的內(nèi)容15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 2 高速陶瓷球軸承的靜力學(xué)理論分析及數(shù)值模擬分析16-49
• 2.1 接觸問(wèn)題的有限元分析方法16-18
• 2.1.1 有限元接觸問(wèn)題概況16
• 2.1.2 ANSYS目標(biāo)面和接觸面的選擇原則16-17
• 2.1.3 ANSYS WORKBENCH接觸分析的簡(jiǎn)介與特點(diǎn)17
• 2.1.4 命令流的介紹與接觸問(wèn)題插入命令流的方法17-18
• 2.2 深溝球軸承接觸問(wèn)題的基礎(chǔ)分析18-19
• 2.3 深溝球軸承靜態(tài)接觸載荷分布19-20
• 2.4 內(nèi)外溝道曲率半徑系數(shù)對(duì)接觸應(yīng)力的影響20-28
• 2.4.1 深溝球軸承的接觸應(yīng)力計(jì)算公式20-23
• 2.4.2 溝道曲率半徑系數(shù)控制方程23-26
• 2.4.3 溝道曲率半徑系數(shù)與γ共同作用對(duì)溝道接觸應(yīng)力的影響26-28
• 2.5 深溝球軸承在一定載荷下接觸應(yīng)力的計(jì)算分析28-34
• 2.5.1 赫茲接觸理論的幾何條件分析29-30
• 2.5.2 赫茲接觸理論的應(yīng)力計(jì)算30-33
• 2.5.3 深溝球軸承接觸應(yīng)力與趨近量計(jì)算33-34
• 2.6 深溝球軸承接觸靜力學(xué)數(shù)值模擬分析34-49
• 2.6.1 三維模型的建立34-37
• 2.6.2 有限元網(wǎng)格的劃分選擇37-39
• 2.6.3 邊界條件的施加及參數(shù)的設(shè)置39-43
• 2.6.4 定值徑向載荷對(duì)接觸應(yīng)力與變形的影響分析43-49
• 3 高速陶瓷球軸承的多體動(dòng)力學(xué)理論分析及數(shù)值模擬分析49-87
• 3.1 球軸承的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論分析49-51
• 3.1.1 保持架的旋轉(zhuǎn)速度49-50
• 3.1.2 滾動(dòng)體的自轉(zhuǎn)速度50-51
• 3.2 深溝球軸承動(dòng)態(tài)受力特性分析51-53
• 3.2.1 滾動(dòng)體的力學(xué)特性分析51-52
• 3.2.2 球軸承在動(dòng)態(tài)中的接觸狀態(tài)分析52-53
• 3.3 高速陶瓷球軸承的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)邊界條件的設(shè)置53-59
• 3.3.1 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)基本算法53-54
• 3.3.2 workbench瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析流程54-56
• 3.3.3 數(shù)值模擬深溝球軸承的邊界條件及載荷步設(shè)置56-59
• 3.4 高速陶瓷球軸承瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬分析59-87
• 3.4.1 陶瓷球軸承的外圈接觸區(qū)域接觸應(yīng)力分析59-68
• 3.4.2 陶瓷球軸承內(nèi)圈的節(jié)點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)模擬分析68-74
• 3.4.3 滾動(dòng)體單元節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性74-82
• 3.4.4 陶瓷球軸承的保持架動(dòng)態(tài)特性分析82-87
• 4 高速陶瓷球軸承的動(dòng)態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)87-96
• 4.1 試驗(yàn)的意義和目的87
• 4.2 試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的設(shè)備的安裝和原理87-92
• 4.2.1 實(shí)試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)87-88
• 4.2.2 試驗(yàn)設(shè)備的安裝原理88-92
• 4.2.3 試驗(yàn)方法92
• 4.3 試驗(yàn)結(jié)果92-96
• 4.3.1 高速陶瓷深溝球軸承振動(dòng)測(cè)試的結(jié)果數(shù)據(jù)92-94
• 4.3.2 有限元仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的誤差分析94-96
• 5 結(jié)論與展望96-98
• 5.1 本文研究的主要工作和結(jié)論96-97
• 5.2 今后的展望97-98
• 致謝98-99
• 參考文獻(xiàn)99-102
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)位論文及研究成果102
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目102

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