【摘要】：滾動軸承是一種重要的機(jī)械基礎(chǔ)元件,廣泛應(yīng)用于各類旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中。作為滾動軸承的一種,深溝球軸承主要用來承受徑向載荷,并可承受部分軸向載荷。然而,在某新型高超聲速飛行器空氣舵系統(tǒng)中,深溝球軸承必須承受較大彎矩載荷,并發(fā)生了卡死故障。本文以大彎矩載荷下空氣舵系統(tǒng)機(jī)械傳動組件為研究對象,重點(diǎn)研究深溝球軸承內(nèi)外環(huán)之間的極限傾斜角。首先,利用赫茲彈性接觸理論對61809深溝球軸承滾動體與內(nèi)外環(huán)滾道之間的接觸應(yīng)力進(jìn)行了求解,得到了61809深溝球軸承可以承受的極限徑向載荷的參考值為4kN。其次,利用滾動軸承內(nèi)外環(huán)極限傾斜角計(jì)算公式并結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)手冊的有關(guān)內(nèi)容,計(jì)算得到了61809深溝球軸承內(nèi)環(huán)外極限傾斜角的理論值,并換算成了極限位移,為有限元數(shù)值仿真分析提供參考標(biāo)準(zhǔn)。在上述基礎(chǔ)上,對單個61809深溝球軸承內(nèi)外環(huán)極限傾斜角進(jìn)行了比較細(xì)致的有限元數(shù)值仿真,主要考慮了摩擦系數(shù)、徑向載荷、材料對軸承內(nèi)外環(huán)極限傾斜角的影響。結(jié)果表明,軸承極限偏轉(zhuǎn)位移不受摩擦系數(shù)和徑向載荷的影響,采用不銹鋼材料時(shí)軸承的極限偏轉(zhuǎn)位移要比采用軸承鋼材料時(shí)的極限偏轉(zhuǎn)位移大一些,即采用不銹鋼材料時(shí)軸承可以承受的彎矩載荷小一些。同時(shí),對單個軸、軸承座的極限位移也進(jìn)行了分析。然后,對軸承系統(tǒng)進(jìn)行了有限元數(shù)值仿真分析,以研究結(jié)構(gòu)裝配對軸承抵抗彎矩載荷的影響,主要考慮了實(shí)心軸、空心軸、軸承個數(shù)以及加載點(diǎn)位置的影響。結(jié)果表明,軸承系統(tǒng)裝配后可以極大地提高軸承抵抗彎矩載荷的能力,軸承內(nèi)外環(huán)相對傾斜角的大小主要由軸的抗彎剛度決定,而非軸承本身,即舵面發(fā)生卡死故障的根本原因是軸的抗彎剛度不夠;并且,相對而言,采用三個軸承并沒有明顯提升軸承系統(tǒng)的力學(xué)性能;加載點(diǎn)位置對軸承系統(tǒng)可以承受的極限載荷有重要影響,加載點(diǎn)位置改變了彎矩載荷大小以及軸承系統(tǒng)內(nèi)部載荷分布,當(dāng)載荷作用點(diǎn)距離較大時(shí),軸承系統(tǒng)可以承受的極限載荷大大降低。最后,根據(jù)軸承系統(tǒng)的特點(diǎn),分別采用向左右移動軸承3、加固軸承座3的方式對軸承系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果顯示,將軸承3向左移動可以明顯提升軸承系統(tǒng)抵抗極限載荷的能力。當(dāng)軸承3向左移動5mm時(shí),軸承系統(tǒng)可以承受的極限載荷提升了41.11%。
【學(xué)位授予單位】：國防科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：V249;V448;TJ765

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本文編號：2620826