高速精密機床球軸承力學特性分析
本文選題:角接觸球軸承 + 載荷分布 ; 參考:《武漢科技大學》2016年碩士論文
【摘要】:機床主軸是高速精密機床的核心部件之一,其中主軸軸承作為機床主軸的最關(guān)鍵組件,其類型、結(jié)構(gòu)及速度適應(yīng)性、旋轉(zhuǎn)精度、剛性、噪聲、功耗、摩擦與溫升、熱變形等直接影響到機床主軸的工作性能,因此有必要對其力學性能展開相應(yīng)研究。本文以高速精密機床角接觸球軸承為研究對象,建立了靜力學模型、五自由度擬靜力學模型和考慮元件偏差的擬靜力學模型,為球軸承動態(tài)性能及其影響因素的分析提供了可靠的數(shù)值平臺。首先,通過對角接觸球軸承受載之后的套圈和球中心位移分析,建立了球軸承靜力學載荷分布模型;谒⒌撵o力學模型,系統(tǒng)分析了軸承外載荷和內(nèi)外圈溝曲率半徑等參數(shù)的變化對軸承接觸角和載荷分布的影響。其次,在靜力學模型的基礎(chǔ)上,建立了考慮離心力和陀螺力矩的擬靜力學模型,對比分析了擬靜力學模型和靜力學模型下滾動體與內(nèi)外圈的接觸角和接觸載荷分布情況。基于擬靜力學模型,研究分析了在不同工況(內(nèi)外圈溝曲率半徑系數(shù)、內(nèi)圈轉(zhuǎn)速、外載荷)條件下,滾動體與內(nèi)外圈接觸角和接觸載荷的分布情況。最后,在擬靜力學模型的基礎(chǔ)上建立了引入元件誤差(球直徑偏差和波紋度)的擬靜力學模型;谒⒌哪P,分析了球直徑偏差大小、分布方式,球表面波紋度幅值與階數(shù)及元件偏差疊加作用對軸承載荷分布的影響。本文所提出的軸承靜力學模型、擬靜力學模型以及考慮元件偏差的擬靜力學模型為今后深入研究工況、拓撲幾何及元件偏差參數(shù)對軸承疲勞壽命影響奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:The spindle of machine tool is one of the core parts of high speed precision machine tool, in which spindle bearing is the most important component of the spindle of machine tool, its type, structure and speed adaptability, rotation precision, rigidity, noise, power consumption, friction and temperature rise. Thermal deformation directly affects the working performance of machine tool spindle, so it is necessary to study its mechanical properties. In this paper, the angular contact ball bearings of high speed precision machine tools are studied. The static model, the quasi statics model of five degrees of freedom and the pseudostatics model considering the deviation of components are established. It provides a reliable numerical platform for the analysis of the dynamic performance of ball bearing and its influencing factors. Firstly, the static load distribution model of diagonal contact ball bearing is established by analyzing the displacement of ring and ball center. Based on the static model, the influence of external load and radius of curvature of inner and outer ring on contact angle and load distribution of bearing is analyzed systematically. Secondly, on the basis of statics model, the quasi-statics model considering centrifugal force and gyroscopic moment is established, and the contact angle and contact load distribution between the rolling body and the inner and outer ring under the pseudostatics model and statics model are compared and analyzed. Based on the pseudostatics model, the contact angle and the distribution of contact load between the rolling body and the outer ring are studied under different working conditions (the curvature radius coefficient of the inner ring, the rotation speed of the inner ring, and the external load). Finally, based on the quasi-statics model, a quasi-statics model with component error (spherical diameter deviation and corrugation) is established. Based on the established model, the influence of the diameter deviation, distribution mode, corrugation amplitude and order on the bearing load distribution is analyzed. The bearing statics model, pseudostatics model and pseudostatics model, which are proposed in this paper, have laid a foundation for further research on the effects of topological geometry and component deviation parameters on bearing fatigue life in the future.
【學位授予單位】:武漢科技大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2016
【分類號】:TG502.3
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本文編號:1879742
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