針對不同半徑的球頭-球窩配合結構的摩擦生熱進行數(shù)值模擬,給出了半徑、頻率以及摩擦系數(shù)等對球頭-球窩之間的接觸壓力和溫度的影響關系,并結合數(shù)值模擬建立了球頭-球窩接觸壓力和摩擦生熱理論模型。同時,對考慮了轉動摩擦生熱的捆綁結構在三向載荷作用下的強度進行分析計算,給出結構在兩種連續(xù)變化載荷狀態(tài)下的承載能力。結果表明,球頭-球窩轉動摩擦會產生局部高溫,這種短時高溫對結構的強度會產生影響,在不同載荷狀態(tài)下,這種溫度變化會造成結構失穩(wěn)。

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【部分圖文】：

圖1球頭-球窩Hertz接觸模型

式中Δr為球頭與球窩半徑之差；E為材料彈性模量。根據Hertz接觸模型，球頭-球窩接觸區(qū)域的橫向長度2a可以表示為

圖2接觸壓力分布云圖

圖2表示接球頭-球窩接在集中載荷作用下，球窩表面的接觸壓力分布云圖。根據接觸壓力分布云圖可知，當球窩與球頭半徑都為75mm時，邊緣承受較大的接觸力，最大接觸壓力為654MPa；當球頭半徑減小0.1mm時，最大接觸力出現(xiàn)在球窩中心，此時接觸壓力為956MPa，隨著球頭半徑減....

圖3接觸壓力與半徑的變化關系

提取球窩中心的接觸壓力繪制接觸壓力隨半徑的變化關系如圖3所示。由圖3可以看出，球窩接觸壓力隨著球頭半徑的減小呈線性減小，且通過式（3）計算的接觸壓力能夠很好與仿真值吻合，標定面積修正系數(shù)為0.38。4.2球頭半徑對溫度分布的影響

圖4不同球頭半徑結構溫度變化曲線

球頭-球窩配合球面半徑標稱值為75mm，球頭半徑變化導致接觸狀態(tài)的改變，通過仿真計算出了轉動頻率5Hz狀態(tài)下，結構溫度隨時間變化規(guī)律，如圖4所示。由圖4可以看出，隨時間變化，結構溫度逐漸升高；球頭半徑越小，結構溫度越高，說明球頭與球窩的匹配性越差。通過仿真結果對參數(shù)進行標定，....

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