本文關(guān)鍵詞：精密交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承剛性分析

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【摘要】：精密交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承具有旋轉(zhuǎn)精度高、抵抗變形能力強、承載能力大以及結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活等一系列優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人的關(guān)節(jié)部和旋轉(zhuǎn)部、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺、精密測試轉(zhuǎn)臺、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡以及大型雷達天線等精密裝備中。轉(zhuǎn)盤軸承作為精密回轉(zhuǎn)裝備中的核心零部件起到了至關(guān)重要的作用，影響軸承回轉(zhuǎn)精度的主要因素有軸承制造精度、軸承剛性。然而，軸承回轉(zhuǎn)精度的提高僅僅依靠提高加工機床的精度是很有限的。因此，需要對軸承剛性的影響機制進行深入的理論分析和實驗研究，揭示內(nèi)在的相關(guān)規(guī)律，同時提出一些軸承剛性的控制策略，為該類轉(zhuǎn)盤軸承的設(shè)計提供理論依據(jù)。 首先，本文以某型號的精密交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承為研究對象，分析了軸承在聯(lián)合載荷作用下的變形協(xié)調(diào)條件關(guān)系，以經(jīng)典Hertz接觸理論為基礎(chǔ)，，建立了轉(zhuǎn)盤軸承的靜力學(xué)分析模型，使用數(shù)值計算方法進行求解。研究了游隙對轉(zhuǎn)盤軸承滾道接觸載荷分布及最大接觸載荷的影響規(guī)律，為滾子的偏載分析以及軸承的剛性分析奠定了理論基礎(chǔ)。 其次，針對聯(lián)合載荷作用下，交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承滾子與滾道之間接觸應(yīng)力分布的“偏載效應(yīng)”和“邊緣效應(yīng)”問題，提出了在軸承游隙合理取值的前提下，通過對滾子的修形設(shè)計來改善滾子滾道接觸狀況的有效方法。該方法建立在轉(zhuǎn)盤軸承載荷分布研究的基礎(chǔ)上，然后，采用有限長線接觸理論研究了軸承游隙對滾子偏載的影響。最后，在軸承合理游隙下，研究了滾子在不同修形方式下滾子與滾道之間的應(yīng)力分布情況。 然后，基于有限長線接觸理論，采用數(shù)值分析法，計算了滾子在不同修形方式、不同載荷下與內(nèi)外套圈彈性趨近量的大小，將計算得到的數(shù)據(jù)用指數(shù)函數(shù)進行非線性擬合，確定了修形滾子的“載荷—位移”關(guān)系。建立了能夠考慮滾子修形影響的轉(zhuǎn)盤軸承靜剛度的數(shù)學(xué)分析模型，利用該模型分析了外載荷、游隙、滾動體修形方式和凸度大小對軸承剛性的影響。 最后，對精密交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承進行相關(guān)的實驗驗證，測試了轉(zhuǎn)盤軸承的軸向剛度、徑向剛度及角剛度，并將試驗結(jié)果與理論計算結(jié)果進行了對比分析，通過實驗證明該研究方法的合理性。論文從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，基于VC++開發(fā)了轉(zhuǎn)盤軸承計算分析軟件。完成分析計算模塊、計算結(jié)果讀取模塊、軟件圖形顯示模塊的設(shè)計工作。
【關(guān)鍵詞】：交叉滾子 轉(zhuǎn)盤軸承 載荷分布 應(yīng)力分布 滾子修形 軸承剛性
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 研究背景及意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 轉(zhuǎn)盤軸承的靜力學(xué)分析10-12
• 1.2.2 滾子偏載分析及其修形研究12-13
• 1.2.3 軸承的剛性分析13-14
• 1.3 研究內(nèi)容14-16
• 第2章 轉(zhuǎn)盤軸承靜力學(xué)模型建立與求解16-30
• 2.1 HERTZ 線接觸理論16-18
• 2.2 轉(zhuǎn)盤軸承靜力學(xué)模型的建立18-21
• 2.3 靜力學(xué)模型的求解21-26
• 2.3.1 求解方法21-22
• 2.3.2 求解過程22-26
• 2.4 游隙對軸承載荷分布的影響26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 滾子的偏載分析及其修形研究30-44
• 3.1 滾子接觸應(yīng)力分析30-33
• 3.2 游隙對未修形滾子接觸應(yīng)力的影響33-34
• 3.3 滾子修形原則與修形方式34-38
• 3.3.1 滾子修形的原則34-35
• 3.3.2 全圓弧修形滾子35-36
• 3.3.3 圓弧修形滾子36
• 3.3.4 理想圓弧修形滾子36-37
• 3.3.5 對數(shù)修形滾子37-38
• 3.4 不同修形滾子的應(yīng)力分布分析38-41
• 3.5 滾子偏載狀態(tài)下的非對稱修形41-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第4章 轉(zhuǎn)盤軸承剛性影響因素分析44-56
• 4.1 線接觸經(jīng)驗公式的局限性45
• 4.2 修形滾子“載荷—位移”關(guān)系的確定45-48
• 4.3 滾子修形后轉(zhuǎn)盤軸承靜剛度的數(shù)值計算48
• 4.4 單一載荷作用下的軸承剛性分析48-51
• 4.4.1 軸向力對軸承剛性的影響48-50
• 4.4.2 徑向力對軸承剛性的影響50-51
• 4.4.3 傾覆力矩對軸承剛性的影響51
• 4.5 軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)對軸承剛性的影響51-55
• 4.5.1 游隙對軸承剛性的影響51-53
• 4.5.2 滾子修形對軸承剛性的影響53-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第5章 實驗驗證與計算軟件開發(fā)56-68
• 5.1 實驗方案56-58
• 5.1.1 實驗設(shè)備結(jié)構(gòu)原理圖56-57
• 5.1.2 實驗設(shè)備加載、驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成57
• 5.1.3 剛度測量系統(tǒng)原理57-58
• 5.2 驗證性實驗項目與實驗方法58-62
• 5.2.1 軸承軸向剛度理論與實驗結(jié)果對比58-59
• 5.2.2 軸承徑向剛度理論與實驗結(jié)果對比59-61
• 5.2.3 軸承角剛度理論與實驗結(jié)果對比61-62
• 5.3 分析計算軟件的開發(fā)62-67
• 5.3.1 軟件的編譯環(huán)境和開發(fā)平臺62
• 5.3.2 軟件系統(tǒng)模塊設(shè)計62-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 第6章 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 本論文的主要工作及結(jié)論68-69
• 6.2 工作展望69-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果75

【參考文獻】

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本文編號：810365