本文關(guān)鍵詞：滾珠絲杠副接觸疲勞行為的研究

  更多相關(guān)文章： 滾珠絲杠副 GCr15 疲勞裂紋 接觸疲勞試驗機(jī) 非金屬夾雜

【摘要】：當(dāng)前國產(chǎn)滾珠絲杠副在精度和壽命等性能方面明顯落后國外先進(jìn)制造企業(yè)的進(jìn)口產(chǎn)品。這樣的差距導(dǎo)致國內(nèi)高檔滾珠絲杠副產(chǎn)品市場長期被國外企業(yè)占領(lǐng),更嚴(yán)重的是,滾珠絲杠副較差的性能制約了我國裝備制造業(yè)的發(fā)展。因此,研究滾珠絲杠副其接觸疲勞行為,提高疲勞壽命成為一項刻不容緩的任務(wù)。本文使用Hertz理論對滾珠絲杠副中滾珠與絲杠滾道面的接觸應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了分析。以市場上廣泛使用的滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)和尺寸為基礎(chǔ),計算了在額定動載荷下,滾道面受到單個滾珠的載荷以及最大接觸應(yīng)力。并且在現(xiàn)在實驗條件下,設(shè)計了模擬滾珠絲杠副接觸疲勞行為的試驗樣件。同時,分析了接觸疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則,預(yù)測疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展位置。使用白光共聚焦光學(xué)顯微鏡對現(xiàn)有滾珠絲杠副的截面切片試樣進(jìn)行了微觀組織的觀察。使用硬度儀和粗糙度儀分別分析了絲杠顯微硬度梯度分布和試樣的滾道表面粗糙度。通過不同周次的接觸疲勞實驗,觀察到試樣滾道面隨著周次數(shù)的增加逐漸出現(xiàn)點蝕、微裂紋和剝落的現(xiàn)象。通過對試樣軸截面、45°截面以及滾道面上疲勞裂紋萌生位置和擴(kuò)展角度的觀察,并且分析了產(chǎn)生接觸疲勞裂紋的主要影響因素,討論了滾動接觸疲勞的機(jī)理。由于試驗機(jī)的可靠性較差和試樣設(shè)計缺陷,造成了接觸疲勞實驗過程中主試樣非接觸區(qū)的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞斷裂,嚴(yán)重影響實驗進(jìn)度。因此本文對試樣疲勞斷口進(jìn)行了電鏡觀察和失效分析。此外,根據(jù)接觸疲勞實驗機(jī)的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計,增加了一套支承加載裝置。
【關(guān)鍵詞】：滾珠絲杠副 GCr15 疲勞裂紋 接觸疲勞試驗機(jī) 非金屬夾雜
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 課題研究的背景和意義9
• 1.2 滾珠絲杠副的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 滾珠絲杠副的介紹9-10
• 1.2.2 國內(nèi)外滾珠絲杠副的發(fā)展10-11
• 1.2.3 滾珠絲杠副的用材11
• 1.2.4 滾珠絲杠副的加工工藝11-12
• 1.3 接觸疲勞12
• 1.4 接觸疲勞試驗方法12-14
• 1.5 接觸疲勞的失效機(jī)理14-18
• 1.5.1 表面裂紋的萌生與擴(kuò)展14-15
• 1.5.2 次表面裂紋的萌生與擴(kuò)展15-18
• 1.6 本課題的研究思路和研究內(nèi)容18-20
• 1.6.1 接觸疲勞試樣模擬滾珠絲杠副工況18
• 1.6.2 本課題研究內(nèi)容18-20
• 2. 實驗條件和方法20-26
• 2.1 實驗材料20
• 2.2 接觸疲勞實驗20-24
• 2.2.1 接觸疲勞試驗機(jī)20-22
• 2.2.2 接觸疲勞試樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計22-23
• 2.2.3 接觸疲勞試樣的生產(chǎn)工藝23
• 2.2.4 接觸疲勞實驗方法23-24
• 2.3 顯微硬度分析24
• 2.4 表面粗糙度的測量24
• 2.5 微觀組織觀察24-26
• 3 接觸區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的計算26-37
• 3.1 Hertz接觸理論26-28
• 3.2 接觸區(qū)應(yīng)力分布狀態(tài)28
• 3.3 滾珠與滾道的接觸特性28-29
• 3.4 單個滾珠在滾珠絲杠副中的受力分析29-31
• 3.4.1 滾珠在滾道接觸點處曲率和的計算29-30
• 3.4.2 滾珠在滾道接觸點處載荷計算30
• 3.4.3 絲杠接觸區(qū)域的接觸應(yīng)力和變形分析30-31
• 3.5 接觸疲勞主試樣滾道接觸點的受力分析31-32
• 3.5.1 接觸疲勞陪試樣在主試樣滾道接觸點的主曲率計算31-32
• 3.5.2 滾動接觸疲勞試驗施加載荷的選取32
• 3.6 接觸疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則的討論32-34
• 3.7 最大靜態(tài)剪切應(yīng)力的計算34
• 3.8 最大動態(tài)剪切應(yīng)力的計算34-35
• 3.9 主試樣接觸區(qū)與絲杠滾道接觸區(qū)的接觸特性對比35
• 3.10 本章小結(jié)35-37
• 4 接觸疲勞微觀組織分析37-53
• 4.1 滾珠絲杠的顯微硬度分析37-38
• 4.2 滾珠絲杠的顯微組織分析38-39
• 4.3 接觸疲勞試樣的粗糙度分析39-41
• 4.4 宏觀疲勞缺陷形貌觀察結(jié)果41-42
• 4.5 接觸疲勞試樣軸向截面疲勞裂紋觀察分析42-44
• 4.6 接觸疲勞試樣45°截面疲勞裂紋觀察分析44-46
• 4.7 接觸疲勞試樣表面失效形貌的觀察46-47
• 4.8 接觸疲勞失效機(jī)理分析47-50
• 4.8.1 表面裂紋萌生機(jī)理47-49
• 4.8.2 次表面裂紋萌生機(jī)理49-50
• 4.9 材料內(nèi)部缺陷對接觸疲勞裂紋萌生的影響50-52
• 4.10 本章小結(jié)52-53
• 5 接觸疲勞試樣斷裂的失效分析以及試驗機(jī)的改進(jìn)53-59
• 5.1 接觸疲勞試樣軸肩斷口分析53-55
• 5.2 接觸疲勞試驗機(jī)的改進(jìn)55-59
• 5.2.1 支承系統(tǒng)設(shè)計方案的選擇55-56
• 5.2.2 雙支承輪系統(tǒng)設(shè)計56-58
• 5.2.3 支承系統(tǒng)的原理58-59
• 6 結(jié)論59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 附錄65

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 王倩;丁霞;李保民;朱繼生;杜偉;李木森;;進(jìn)口滾珠絲杠副螺母的質(zhì)量檢驗與分析[J];熱處理技術(shù)與裝備;2012年03期

2 黃祖堯;21世紀(jì)初海外滾動功能部件發(fā)展動態(tài)[J];世界制造技術(shù)與裝備市場;2003年01期

3 肖正義;滾珠絲杠副的發(fā)展趨勢[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2000年04期

4 黃祖堯;精密高速滾珠絲杠副的發(fā)展及其應(yīng)用[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2002年05期

5 屈岳陵;;高效率的HIWIN SUPER-S高速化滾珠絲杠[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2006年06期

，

本文編號：1041836