本文關(guān)鍵詞：基于顯式動力學(xué)的圓柱滾子軸承的動力學(xué)仿真與故障模擬

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【摘要】：作為應(yīng)用最為廣泛的機械零件之一,滾動軸承也是最易損壞的零件,滾動軸承的故障會導(dǎo)致整臺機器運轉(zhuǎn)的失效,造成嚴重的經(jīng)濟損失和人員傷亡。因此對滾動軸承的動力學(xué)特性進行仿真研究,分析其正常運轉(zhuǎn)與故障情況下的動力學(xué)特性差異,為滾動軸承的故障診斷提供理論依據(jù),具有十分重要的現(xiàn)實意義。 本文首先介紹了滾動軸承的常見故障形式及診斷方法,敘述了滾動軸承的基本力學(xué)理論,建立了滾動軸承的動力學(xué)理論模型,分析了滾動軸承內(nèi)部各個零件間相對運動關(guān)系,進行了滾動體、保持架和內(nèi)外圈的受力分析。簡單介紹了有限元法的基本思想和求解問題的基本步驟以及ANSYS/LS-DYNA軟件的功能特點、應(yīng)用范圍、單元類型和接觸模型等,為滾動軸承的顯式動力學(xué)分析提供了理論基礎(chǔ)。以應(yīng)用于某齒輪箱的GB2612圓柱滾子軸承為例,使用APDL語言建立了圓柱滾子軸承的正常運轉(zhuǎn)與外滾道剝落為例的故障有限元模型,確立了符合實際情況的材料模型、接觸模型、邊界條件和載荷施加,分別對滾動軸承正常運轉(zhuǎn)與外滾道剝落情況進行顯式動力學(xué)求解。分析仿真結(jié)果,對比滾動軸承正常運轉(zhuǎn)與外滾道剝落情況下的等效應(yīng)力云圖和切片應(yīng)力云圖,以及滾動軸承正常運轉(zhuǎn)與外滾道剝落情況下節(jié)點的位移、速度和加速度隨時間變化曲線。使用快速傅里葉變換對滾動軸承正常運轉(zhuǎn)與外滾道剝落情況下節(jié)點Y方向加速度信號進行分析處理。將滾動軸承正常運轉(zhuǎn)與外滾道剝落情況仿真結(jié)果的節(jié)點Y方向加速信號進行循環(huán)自相關(guān)函數(shù)分析,再將實驗測得滾動軸承正常運轉(zhuǎn)與外滾道剝落情況下Y方向加速度信號進行循環(huán)自相關(guān)函數(shù)分析,最后將仿真與實測滾動軸承正常運轉(zhuǎn)及外滾道剝落情況Y方向加速度信號的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)分析進行對比。 通過對仿真結(jié)果的分析對比及實驗數(shù)據(jù)的驗證,可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)滾動軸承外滾道剝落產(chǎn)生時,在故障區(qū)域接觸應(yīng)力明顯增大；由于滾動體在外圈的周期性通過造成節(jié)點的位移、速度和加速度產(chǎn)生周期性變化；通過仿真與實測滾動軸承正常運轉(zhuǎn)與外滾道剝落情況Y方向加速度信號的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)分析對比,發(fā)現(xiàn)了明顯的故障頻率存在,證明仿真方法的可行性,為軸承故障診斷方法的研究提供了一種有效的驗證方法。
【關(guān)鍵詞】：圓柱滾子軸承 顯式動力學(xué) 故障模擬 傅里葉變換 循環(huán)自相關(guān)函數(shù)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH133.33
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 本課題的研究意義及目的11-12
• 1.2 滾動軸承動力學(xué)的研究介紹12-14
• 1.2.1 滾動軸承動力學(xué)研究概況12-13
• 1.2.2 滾動軸承仿真技術(shù)發(fā)展概況13-14
• 1.3 滾動軸承的常見故障形式14-16
• 1.4 滾動軸承故障的診斷方法16-17
• 1.5 本文主要內(nèi)容17-19
• 第二章 滾動軸承的動力學(xué)模型及分析19-35
• 2.1 滾動軸承的工作特點19-20
• 2.2 滾動軸承的動力學(xué)模型20-28
• 2.2.1 滾動軸承各零件間的運動關(guān)系20-21
• 2.2.2 滾動體受力分析21-23
• 2.2.3 保持架受力分析23-25
• 2.2.4 內(nèi)外圈受力分析25-28
• 2.3 滾動軸承的接觸應(yīng)力與應(yīng)變28-33
• 2.3.1 赫茲接觸理論29-30
• 2.3.2 赫茲接觸理論在接觸面應(yīng)用30-31
• 2.3.3 接觸應(yīng)力與應(yīng)變分析31-33
• 2.4 滾動軸承接觸面處壓力的計算33-34
• 2.5 滾動軸承動力學(xué)模型的特點34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 有限元法與LS-DYNA簡介35-49
• 3.1 有限元法簡介35-38
• 3.1.1 有限元法的基本思想35
• 3.1.2 有限元法求解問題的基本步驟35-38
• 3.2 LS-DYNA簡介38-46
• 3.2.1 LS-DYNA的功能特點及應(yīng)用領(lǐng)域38-39
• 3.2.2 LS-DYNA的前后處理39
• 3.2.3 顯式與隱式時間積分39-41
• 3.2.4 LS-DYNA的單元簡介41-45
• 3.2.5 LS-DYNA的接觸模型45-46
• 3.3 本章小結(jié)46-49
• 第四章 基于顯式動力學(xué)的滾動軸承動力學(xué)仿真與分析49-67
• 4.1 滾動軸承正常運轉(zhuǎn)與故障情況下的模型建立49-54
• 4.1.1 正常運轉(zhuǎn)與故障情況下有限元模型的建立49-53
• 4.1.2 材料參數(shù)、邊界條件和載荷的設(shè)置53-54
• 4.1.3 接觸模型的設(shè)定54
• 4.2 滾動軸承正常運轉(zhuǎn)與故障情況下的顯式動力學(xué)分析54-65
• 4.2.1 等效應(yīng)力云圖對比分析55-58
• 4.2.2 位移、速度和加速度的時域?qū)Ρ确治?/span>58-65
• 4.3 本章小結(jié)65-67
• 第五章 滾動軸承仿真信號的頻域分析及實驗對比67-79
• 5.1 傅里葉變換的簡介67-69
• 5.1.1 Fourier變換的定義與性質(zhì)68
• 5.1.2 Fourier變換的計算68-69
• 5.2 仿真數(shù)據(jù)的快速傅里葉變換69-73
• 5.2.1 快速傅里葉變換介紹69-71
• 5.2.2 仿真數(shù)據(jù)的快速傅里葉變換71-73
• 5.3 仿真數(shù)據(jù)的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)分析及其實驗對比73-77
• 5.3.1 循環(huán)自相關(guān)函數(shù)介紹73-74
• 5.3.2 仿真數(shù)據(jù)的循環(huán)自相關(guān)函數(shù)分析及其實驗對比74-77
• 5.4 本章小結(jié)77-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 全文總結(jié)79
• 6.2 研究展望79-81
• 參考文獻81-85
• 致謝85-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 沈成武,葉碧泉,馮振興,劉玉琦;滾動軸承接觸問題的有限元分析[J];固體力學(xué)學(xué)報;1982年01期

2 魯建霞;茍惠芳;;有限元法的基本思想與發(fā)展過程[J];機械管理開發(fā);2009年02期

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4 張樂樂;高祥;譚南林;樊莉;;基于ANSYS/LS-DYNA的滾動軸承仿真與分析[J];機械設(shè)計;2007年09期

5 徐金梧，，徐科;小波變換在滾動軸承故障診斷中的應(yīng)用[J];機械工程學(xué)報;1997年04期

本文編號：949643