【摘要】： 滾動(dòng)軸承具有摩擦力矩低、功率損耗小、維護(hù)方便、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),是應(yīng)用極為廣泛的重要機(jī)械基礎(chǔ)件。隨著工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展,對(duì)滾動(dòng)軸承性能提出了愈來(lái)愈高的要求。而滾動(dòng)軸承熱流耦合、熱機(jī)耦合以及動(dòng)力分析方面的研究還處于起步階段,是目前研究的熱點(diǎn)。 論文課題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。將流體力學(xué)、傳熱學(xué)、接觸力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等理論相結(jié)合,針對(duì)高速滾動(dòng)軸承系統(tǒng),對(duì)軸承的多體靜力接觸、接觸傳熱、動(dòng)力接觸等特性進(jìn)行研究。本文的主要研究工作如下: ①探討了滾動(dòng)球軸承接觸分析模型不同網(wǎng)格劃分形式對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響;通過(guò)滾動(dòng)球軸承多體靜力接觸有限元分析,得到了徑向載荷作用下的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)。 ②針對(duì)單個(gè)滾動(dòng)體與滾道的接觸模型,應(yīng)用APDL編寫了滾道曲率優(yōu)化設(shè)計(jì)的命令流文件。在滿足強(qiáng)度的前提下,采用一階優(yōu)化方法對(duì)滾動(dòng)球軸承滾道曲率進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),使其受載時(shí)的彈性變形有所減小。 ③建立了滾動(dòng)球軸承內(nèi)腔潤(rùn)滑油熱流耦合有限元模型,分析得到了流體的溫度場(chǎng)及速度場(chǎng)的分布云圖。將得到的熱邊界條件,結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)邊界條件,建立了熱機(jī)耦合模型,對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行了接觸特性數(shù)值仿真,得到了滾動(dòng)體與套圈間的接觸應(yīng)力、變形以及軸承溫度場(chǎng)。與未考慮溫度時(shí)分析結(jié)果比較,軸承自身摩擦發(fā)熱對(duì)滾動(dòng)球軸承的變形及接觸應(yīng)力有較大影響。 ④綜合考慮軸承徑向載荷及轉(zhuǎn)速的影響,應(yīng)用ANSYS/LS-DYNA軟件建立了滾動(dòng)球軸承多體動(dòng)力接觸有限元模型;用顯式動(dòng)力學(xué)有限元法對(duì)內(nèi)圈施加不同轉(zhuǎn)速時(shí)的滾動(dòng)球軸承進(jìn)行動(dòng)力接觸分析,得出了滾動(dòng)球軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及滾動(dòng)體的應(yīng)力分布。 ⑤應(yīng)用Java及ANSYS/APDL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了集參數(shù)化造型、網(wǎng)格劃分、邊界條件設(shè)置、圖形顯示于一體的滾動(dòng)球軸承建模和分析程序。可以方便、快捷地建立參數(shù)化有限元模型,給合ANSYS有限元分析軟件對(duì)滾動(dòng)球軸承進(jìn)行靜力接觸分析、熱機(jī)耦合分析和動(dòng)力接觸分析,得到合理的計(jì)算結(jié)果。
【圖文】：

觸部分進(jìn)行了局部細(xì)化。在計(jì)算精度基本一樣的情況下，，兩種模型顯著不同，其中模型 2 的規(guī)模小，見(jiàn)表 2.2。表 2.1 滾動(dòng)軸承參數(shù)Table 2.1 The parameters of rolling bearing SKF6206描述 數(shù)值 單位軸承寬度 16.0 mm滾動(dòng)體直徑 9.525 mm軸承內(nèi)徑 30.0 mm軸承外徑 62.0 mm內(nèi)滾道直徑 40.7 mm軸承直徑 46.0 mm外滾道直徑 52.8 mm內(nèi)滾道曲率半徑 4.905 mm外滾道曲率半徑 4.905 mm滾動(dòng)體數(shù)目 9

泊松比 ν=0.3。本文選用 8 節(jié)點(diǎn) SOLID185 單元采用映射網(wǎng)格的方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，建立圖 2.3 和圖2.4 所示的兩種模型。模型 1 采用了較密的單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格。模型 2 的網(wǎng)格劃分較粗，但對(duì)接觸部分進(jìn)行了局部細(xì)化。在計(jì)算精度基本一樣的情況下，兩種模型的計(jì)算規(guī)模卻顯著不同，其中模型 2 的規(guī)模小，見(jiàn)表 2.2。表 2.1 滾動(dòng)軸承參數(shù)Table 2.1 The parameters of rolling bearing SKF6206符號(hào) 描述 數(shù)值 單位B 軸承寬度 16.0 mmD 滾動(dòng)體直徑 9.525 mmDi軸承內(nèi)徑 30.0 mmDo軸承外徑 62.0 mmdi內(nèi)滾道直徑 40.7 mmdm軸承直徑 46.0 mmdo外滾道直徑 52.8 mmri內(nèi)滾道曲率半徑 4.905 mmre外滾道曲率半徑 4.905 mmZ 滾動(dòng)體數(shù)目 9圖 2.3 模型 1 示意圖Fig.2.3 Schematic model 1
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TH133.33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2601125