弹性复合圆柱滚子轴承基础设计理论与应用研究

发布时间：2017-12-25 12:25

本文关键词：弹性复合圆柱滚子轴承基础设计理论与应用研究　出处：《湖南大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：圆柱滚子轴承是一种重要的机械基础件。随着现代机械设备复杂程度的日益提高,以及高速、重载、高精度等极端工作条件和使用要求的不断提出,传统的圆柱滚子轴承在使用中存在诸如传动精度不高、振动噪音大、高速和重载下容易损坏等不足。工程上迫切需要综合性能优良的新型圆柱滚子轴承的出现。本文在国家自然科学基金项目和湖南省科技计划项目的资助下,提出了一种全新的弹性复合圆柱滚子轴承的设计思想,发明了弹性复合圆柱滚子轴承；对弹性复合圆柱滚子轴承的结构组成原理、基本特性分析理论、通用设计方法与制造工艺等进行了深入系统地研究。论文主要研究工作与创新性成果如下：(1)发明了弹性复合圆柱滚子轴承。通过对实心圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承的结构组成和应用情况的深入分析,找出了实心圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承在应用中出现缺陷的结构原因。通过创新圆柱滚动体的结构,提出了弹性复合圆柱滚子轴承的设计思想,发明了弹性复合圆柱滚子轴承。弹性复合圆柱滚子轴承既保留了实心圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承的优点,又克服了实心圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承的缺陷,为提高圆柱滚子轴承的综合性能创造了条件。(2)建立了弹性复合圆柱滚子轴承基本特性分析的理论。由于弹性复合圆柱滚子轴承的概念为作者首次提出,相关理论体系为空白。为此,首次提出了有关弹性复合圆柱滚子轴承的若干新概念,并对其物理意义作了完整的定义；以最大剪应力强度理论为基础,建立了弹性复合圆柱滚子轴承的接触强度条件；利用有限元分析模型,证明了弹性复合圆柱滚子轴承接触特性的优越性,得出了弹性复合圆柱滚动体在内壁弯曲疲劳寿命要高于空心圆柱滚动体和深穴空心圆柱滚动体的结论。对弹性复合圆柱滚子动体接触区域应力沿轴向分布规律进行了分析,表明设计合理的深穴结构可以消除或减轻弹性复合圆柱滚子轴承的“边缘效应”；确定了填充度和深穴结构尺寸参数是弹性复合圆柱滚子轴承滚动体结构设计的重要参数,为弹性复合圆柱滚子轴承结构设计提供了理论基础。(3)形成了弹性复合圆柱滚子轴承结构设计的通用方法。在弹性复合圆柱滚子轴承基本特性分析理论的基础上,确定了滚动体的填充度KT,滚动体深穴边缘尺寸参数α、c为弹性复合圆柱滚子轴承结构的基本设计参数,并在两种不同工况下得出了填充度和深穴边缘尺寸的优化值。(4)设计了弹性复合圆柱滚动体的制造工艺,试制了第一批弹性复合圆柱滚子轴承。解决了弹性复合圆柱滚动体的同轴度、内孔和深穴、材料填充的加工难点问题；发明了滚动体深穴尺寸的检测工具；完成了弹性复合圆柱滚子轴承的样品试制。为该轴承的工程化和后续相关试验提供了基础。(5)建立了弹性复合圆柱滚子轴承的刚度分析模型并完成了刚度试验。建立了无预负荷和预负荷弹性复合圆柱滚子轴承的静态径向刚度计算模型；设计了两种轴承的刚度测试实验,并对两种轴承的刚度进行了测试；分析了无预负荷和预负荷弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度的计算值和试验值,验证了两种轴承静态径向刚度计算模型的正确性。(6)对弹性复合圆柱滚子轴承应用于印刷机滚筒支承的性能进行了初步研究。研究表明：将预负荷弹性复合圆柱滚子轴承作为印刷滚筒的承载零件能有效改善印刷滚筒挠曲变形,提高印刷滚筒的承载性能。本文的理论和实验研究验证了弹性复合圆柱滚子轴承设计思想的可行性,所得结论是进一步研究弹性复合圆柱滚子轴承相关理论和工程应用的基础。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133.33

【参考文献】