本文關(guān)鍵詞：電主軸角接觸球軸承摩擦學(xué)和動(dòng)力學(xué)耦合特性分析

  更多相關(guān)文章： 角接觸球軸承 摩擦學(xué) 動(dòng)力學(xué) 耦合分析 仿真

【摘要】：在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中,電主軸被廣泛用于精密車削、磨削、銑削等高速高精度旋轉(zhuǎn)機(jī)械上,角接觸球軸承是電主軸的關(guān)鍵部件,對(duì)于電主軸生產(chǎn)效率和加工精度至關(guān)重要。然而,由于高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的電主軸角接觸球軸承零件間復(fù)雜的相互作用及難以預(yù)測(cè)的潤滑性能變化,理論研究難度較大,長期以來,其摩擦學(xué)行為和動(dòng)力學(xué)行為的分析大多是在各自的領(lǐng)域里獨(dú)立研究。出于提高電主軸的工作壽命和可靠性的要求,必須精確地預(yù)測(cè)角接觸球軸承的摩擦學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為的耦合關(guān)系,因此,進(jìn)行角接觸球軸承摩擦學(xué)和動(dòng)力學(xué)的耦合研究,提高其理論分析和應(yīng)用設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,具有重要的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 本文在進(jìn)行角接觸球軸承相互作用模型分析時(shí),考慮了潤滑油膜牽引力和油膜力,所求得的合外力和合外力矩以及所建立的每個(gè)軸承零件的運(yùn)動(dòng)微分方程更加合理和準(zhǔn)確,所求出的角接觸球軸承摩擦學(xué)和動(dòng)力學(xué)耦合特性更加接近真實(shí)情況。根據(jù)彈流理論,本文建立了角接觸球軸承的彈流潤滑Reynolds方程和彈性方程,并應(yīng)用了有限差分法和Newton-Rapphson迭代法進(jìn)行求解得到油膜力方程。以Matlab為軟件平臺(tái),應(yīng)用Runge-Kutta法對(duì)角接觸球軸承每個(gè)零件的廣義運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行了數(shù)值積分求解。 采用本文所提出的角接觸球軸承摩擦學(xué)和動(dòng)力學(xué)耦合分析的數(shù)學(xué)模型和仿真方法,研究了高速電主軸最常見的精密角接觸球軸承H71900C型在特定工況下的摩擦學(xué)行為和動(dòng)力學(xué)特性,得出了其耦合情況下離心力、陀螺力矩等動(dòng)態(tài)指標(biāo)的變化及油膜壓力和油膜厚度在動(dòng)態(tài)性能下的變化情況。研究表明,高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的角接觸球軸承的潤滑性能對(duì)離心力及陀螺力矩等動(dòng)力學(xué)指標(biāo)影響顯著,速度是影響潤滑油膜厚度的重要因素。角接觸球軸承的內(nèi)圈油膜厚度隨轉(zhuǎn)速增大開始變化不明顯,隨后明顯減小,外圈油膜厚度隨轉(zhuǎn)速增大先增大后逐漸減小。 本文提出的耦合求解模型考慮了潤滑牽引力和油膜反力,考慮因素更全面,更接近真實(shí)式?jīng)r,為角接觸球軸承理論設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用提供更加準(zhǔn)確和合理的指導(dǎo)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：角接觸球軸承 摩擦學(xué) 動(dòng)力學(xué) 耦合分析 仿真
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH133.3
【目錄】：

• 目錄5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 附圖索引10-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 前言11-12
• 1.2 滾動(dòng)軸承國內(nèi)外研究的發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3 彈性流體動(dòng)力潤滑理論問題的常用解決方法15-16
• 1.4 本文課題的來源、研究意義及內(nèi)容16-19
• 1.4.1 課題來源16
• 1.4.2 本文的研究意義16-17
• 1.4.3 本文的研究內(nèi)容17-19
• 第2章 角接觸球軸承運(yùn)行分析及各零件相互作用分析19-33
• 2.1 坐標(biāo)系統(tǒng)19-20
• 2.2 角接觸球軸承零件相互作用分析20-32
• 2.2.1 球與套圈的相互作用21-27
• 2.2.1.1 球與套圈的相互作用的幾何考慮22-23
• 2.2.1.2 接觸負(fù)荷與接觸應(yīng)力23-24
• 2.2.1.3 牽引力24-26
• 2.2.1.4 合力與合力矩26-27
• 2.2.2 球與保持架的相互作用27-31
• 2.2.2.1 球/保持架的相互作用的幾何考慮27-29
• 2.2.2.2 球/保持架的相互作用的液動(dòng)模型29-31
• 2.2.2.3 球/保持架的相互作用的干接觸模型31
• 2.2.3 套圈與保持架的相互作用31-32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 第3章 角接觸球軸承動(dòng)力學(xué)特性分析33-49
• 3.1 角接觸球軸承靜力學(xué)模型33-42
• 3.1.1 角接觸球軸承靜力學(xué)模型的幾何特性35-38
• 3.1.2 角接觸球軸承靜力學(xué)模型的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析38-41
• 3.1.3 角接觸球軸承靜力學(xué)平衡方程的建立及求解41-42
• 3.2 角接觸球軸承動(dòng)力學(xué)模型42-48
• 3.2.1 球滾動(dòng)體動(dòng)力學(xué)基本方程43-46
• 3.2.2 內(nèi)圈動(dòng)力學(xué)基本方程46-47
• 3.2.3 保持架動(dòng)力學(xué)基本方程47-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 第4章 角接觸球軸承摩擦學(xué)行為分析49-56
• 4.1 角接觸球軸承彈流潤滑Reynolds方程及彈性方程49-51
• 4.1.1 彈流潤滑Reynolds方程50-51
• 4.1.2 彈性方程51
• 4.2 Reynolds方程和彈性方程的聯(lián)立求解51-55
• 4.2.1 方程演變51-53
• 4.2.2 計(jì)算區(qū)域面積劃分53
• 4.2.3 差分方程及迭代方法53-55
• 4.2.4 角接觸球軸承潤滑油膜力方程55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 第五章 角接觸球軸承動(dòng)力學(xué)和摩擦學(xué)耦合求解56-62
• 5.1 廣義運(yùn)動(dòng)微分方程的求解56-58
• 5.1.1 廣義運(yùn)動(dòng)微分方程的無量綱化處理56-57
• 5.1.2 廣義運(yùn)動(dòng)微分方程的顯式算法57-58
• 5.2 算例討論58-61
• 5.2.1 耦合分析下球與外圈滾道之間油膜厚度及油膜壓力分布曲線圖.58-59
• 5.2.2 耦合分析下離心力與角接觸球軸承轉(zhuǎn)速的關(guān)系59
• 5.2.3 耦合分析下陀螺力矩與角接觸球軸承轉(zhuǎn)速的關(guān)系59-60
• 5.2.4 耦合分析下內(nèi)圈油膜厚度隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系60-61
• 5.2.5 耦合分析下外圈油膜厚度隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 總結(jié)與展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 附錄A 攻讀學(xué)位所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68

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本文編號(hào)：611997