滾動(dòng)軸承是關(guān)鍵基礎(chǔ)零件，它直接影響主機(jī)的性能與壽命。滾動(dòng)軸承的打滑，不僅會(huì)加速滾動(dòng)軸承的磨損，破壞滾動(dòng)軸承的旋轉(zhuǎn)精度，產(chǎn)生異常振動(dòng)和噪聲，而且會(huì)造成滾動(dòng)軸承的劃傷和潤(rùn)滑油溫度的升高，導(dǎo)致油膜破損，嚴(yán)重影響滾動(dòng)軸承的性能和壽命。由于滾動(dòng)軸承內(nèi)部接觸關(guān)系與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的復(fù)雜性，尤其是考慮滾動(dòng)體載荷和速度變化的打滑機(jī)理，軸承與軸承座耦合的聲振計(jì)算方法等未得到很好解決，制約了高精度、低噪聲和長(zhǎng)壽命滾動(dòng)軸承的研發(fā)。目前，關(guān)于滾動(dòng)軸承打滑的動(dòng)力學(xué)模型及算法，打滑對(duì)滾動(dòng)軸承壽命和振動(dòng)噪聲的影響規(guī)律等，已成為該領(lǐng)域的關(guān)鍵共性科學(xué)問(wèn)題，亟待予以解決。因此，開(kāi)展?jié)L動(dòng)軸承打滑機(jī)理、動(dòng)力學(xué)模型和聲振耦合計(jì)算方法的研究，具有重要的理論意義和實(shí)際工程價(jià)值。 本論文主要圍繞滾動(dòng)體打滑原因，滾動(dòng)體進(jìn)入承載區(qū)打滑動(dòng)力學(xué)模型及咬入打滑特性，加速工況滾動(dòng)軸承打滑動(dòng)力學(xué)模型及打滑特性，打滑對(duì)滾動(dòng)軸承振動(dòng)特性的影響，軸承聲振耦合模型及打滑對(duì)軸承噪聲的影響等方面展開(kāi)研究。論文的主要工作如下： ①在滾動(dòng)體打滑原因及打滑對(duì)軸承影響分析的基礎(chǔ)上，綜合考慮非線性接觸、變摩擦系數(shù)、游隙及咬入角等非線性因素，建立滾動(dòng)體進(jìn)入承載區(qū)打滑動(dòng)力學(xué)模型，研究了滾動(dòng)體進(jìn)入承載區(qū)的咬入打滑特性，以及軸承轉(zhuǎn)速、載荷等對(duì)滾動(dòng)體打滑的影響； ②基于滾動(dòng)軸承的整體接觸模型和滾動(dòng)體與保持架的相互作用模型，分別推導(dǎo)內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架的運(yùn)動(dòng)微分方程，建立加速工況滾動(dòng)軸承打滑動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)與Harris模型計(jì)算結(jié)果及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了此模型的有效性。研究了加速工況下滾動(dòng)軸承的打滑特性，以及軸承載荷、內(nèi)圈角加速度等對(duì)軸承打滑特性的影響； ③綜合考慮滾動(dòng)軸承時(shí)變剛度、游隙及打滑摩擦力等非線性因素，推導(dǎo)了滾動(dòng)體非線性接觸力和打滑產(chǎn)生的摩擦力，建立了滾動(dòng)軸承振動(dòng)模型，獲得了滾動(dòng)體打滑激勵(lì)下的軸承的振動(dòng)響應(yīng)，研究了滾動(dòng)體進(jìn)入承載區(qū)打滑狀態(tài)下軸承的振動(dòng)特征； ④基于動(dòng)力學(xué)模型、有限元模型和邊界元模型相耦合的方法，建立了軸承-軸承座聲振耦合模型。通過(guò)建立軸承-軸承座系統(tǒng)振動(dòng)模型，獲取軸承的振動(dòng)響應(yīng)并以此作為軸承座振動(dòng)噪聲的激勵(lì)；建立軸承座有限元模型，應(yīng)用完全法對(duì)軸承座進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，獲得軸承座的振動(dòng)響應(yīng)；建立軸承座的邊界元模型，將軸承座表面振動(dòng)響應(yīng)作為聲學(xué)分析邊界條件，采用直接邊界元法求解Helmholtz方程的邊界積分公式，獲得軸承座的噪聲輻射特性。通過(guò)軸承噪聲實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文提出的軸承聲振耦合模型的正確性�；谠撃Ｐ�，研究了滾動(dòng)體進(jìn)入承載區(qū)打滑狀態(tài)下軸承的噪聲特征，為減振降噪提供了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：TH133.33
【部分圖文】：

表 1.1 不同分析方法的比較[83]Table1.1 Comparison of the different analysis methods擬動(dòng)力學(xué)分析方法 動(dòng)力學(xué)分析方法方程性質(zhì)基于平衡方程的非線性代數(shù)方程組基于運(yùn)動(dòng)方程的微分方程組約束假定 需采用運(yùn)動(dòng)約束條件的假定 無(wú)需運(yùn)動(dòng)約束條件假定計(jì)算收斂性收斂性與彈流潤(rùn)滑切向摩擦力模型有關(guān)任何彈流潤(rùn)滑切向摩擦力模型均可采用時(shí)間相依性 解與時(shí)間無(wú)關(guān) 解是時(shí)間的函數(shù)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性難以分析滾動(dòng)體和保持架的運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定性可分析滾動(dòng)體和保持架運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定性的全過(guò)程計(jì)算時(shí)間 用時(shí)較少 計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)適用范圍可用于計(jì)算負(fù)荷分布、壽命計(jì)算、軸承剛度等可用于計(jì)算變工況下的運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定過(guò)程

圖 1.2 深溝球軸承示意圖Fig 1.2 Schematic diagram of deep groove ball bearing以深溝球軸承 6304 為研究對(duì)象，其主要參數(shù)如表 1.2 所示，軸承企業(yè)的產(chǎn)品，此軸承廣泛應(yīng)用于轎車的變速箱中。軸承承受固定于軸承座上，內(nèi)圈隨轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)（角速度ωi）。表 1.2 深溝球軸承 6304 主要參數(shù)Table1.2 Main parameters of deep groove ball bearing 6304參數(shù)名稱 參數(shù)值外圈滾道半徑 Ro22.77 mm內(nèi)圈滾道半徑 Ri13.24 mm軸承節(jié)圓半徑 Rm18.00 mm滾動(dòng)體半徑 Rr4.76 mm滾動(dòng)體個(gè)數(shù) Nb7滾動(dòng)體質(zhì)量 mr3.5 g

純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)所需的條件，在此基礎(chǔ)上，分析破壞純滾因、打滑對(duì)滾動(dòng)軸承工作性能的影響及打滑可能對(duì)滾滾動(dòng)的滾動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)關(guān)系是比較復(fù)雜的，滾動(dòng)體既繞自身軸線公轉(zhuǎn)，滾動(dòng)體在滾動(dòng)的同時(shí)還有可能伴隨一定的滑動(dòng)動(dòng)體的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速及保持架轉(zhuǎn)速可根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系進(jìn)行動(dòng)關(guān)系，采用了如下假設(shè)[83]：零件為剛體，不考慮接觸變形的影響；體沿套圈滾道為純滾動(dòng)，滾動(dòng)體表面與內(nèi)、外圈滾道接外圈滾道對(duì)應(yīng)點(diǎn)的速度相等；徑向游隙的影響；慮潤(rùn)滑油膜的作用。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2862707