球轴承V型内圈结构及虚拟加工研究

发布时间：2020-10-28 06:10

　　 深沟球轴承是一种重要的机械基础件,其结构简单,使用方便,是生产最普遍,应用最广泛的一种滚动轴承。深沟球轴承中钢球与内圈的接触区域固定,表面接触点受高频次的接触应力,压力面上产生附加的较大滑动,引起钢球磨损加剧。因此,提高轴承使用寿命对机械行业的发展尤为重要。本文提出一种V型内圈结构,并通过理论分析、仿真和实验对新型轴承结构进行研究,同时借用虚拟加工对V型内圈结构进行加工分析。为了确定V型内圈结构参数,首先,深入分析V型内圈轴承运转过程中的钢球运动情况,建立钢球在垂直V型槽面与沿V型槽面的动力学方程,得到钢球运转时避免打滑即纯滚动的条件;在纯滚动的研究基础上,建立钢球与内外圈接触时三个接触点的运动轨迹方程,分析钢球的运动规律,分析V型内圈结构参数与钢球运动参数的关系,得到影响钢球表面接触面积的主要参数,为后续的仿真做准备。应用ADAMS对V型内圈轴承进行运动学仿真分析,对自转角速度、自转角、接触轨迹等仿真结果进行分析;并运用MATLAB软件对钢球表面接触轨迹理论进行数值仿真,得出钢球表面形成的接触点分布模型;将运动学仿真分析结果与数值仿真结果进行对比分析,确定对钢球表面接触面积影响较大的内圈结构参数,初步确定V型内圈结构参数。对初步确定的V型内圈结构进行加工,借助CAD软件生成刀具轨迹路线,生成数控程序,结合虚拟加工软件VERICUT对内圈结构进行仿真加工分析,将加工后的零件与理论模型进行对比分析,得到符合精度要求的内圈结构;结合数控程序加工出内圈结构,搭建轴承实验台,采用高速摄影技术记录钢球运转情况,并与仿真结果进行对比分析,观察到钢球按照一定的偏转角度进行偏转,验证仿真及理论的合理性。本文提出了新型轴承内圈结构,通过改变内圈与钢球的接触方式,增大钢球表面的接触面积,对提高轴承的寿命具有一定的意义。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH133.3
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 特殊结构滚动轴承国内外研究现状
        1.2.2 钢球运动特性研究现状
        1.2.3 虚拟加工技术应用研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 V型内圈结构设计及其钢球运动特性研究
    2.1 球轴承V型内圈结构方案设计
    2.2 V型内圈轴承钢球滚动特性分析
        2.2.1 垂直V型面钢球动力学分析
        2.2.2 沿V型面钢球动力学分析
    2.3 V型内圈轴承钢球运动规律分析
        2.3.1 钢球运动方程的确立
        2.3.2 钢球表面接触轨迹理论分析
    2.4 本章小结
第3章 V型内圈球轴承运动学仿真分析
    3.1 V型内圈轴承运动学仿真分析
        3.1.1 V型内圈轴承运动学模型建立
        3.1.2 V型内圈轴承仿真参数设计
    3.2 钢球滚动特性运动学仿真结果
        3.2.1 钢球自转角速度随时间变化的曲线
        3.2.2 自转角的变化曲线
        3.2.3 三接触点处钢球接触轨迹曲线
    3.3 钢球表面接触轨迹MATLAB仿真
    3.4 本章小结
第4章 基于VERICUT的 V型内圈虚拟加工及实验
    4.1 VERICUT软件简介及优化模型建立
        4.1.1 虚拟加工流程
        4.1.2 VERICUT的软件功能特点
        4.1.3 切削速度优化模型的建立
    4.2 V型内圈数控仿真环境的构建
        4.2.1 NX中程序的生成
        4.2.2 VERICUT中虚拟加工环境的构建
        4.2.3 VERICUT虚拟加工结果及优化分析
    4.3V型内圈结构钢球运转实验
        4.3.1 新轴承的设计与加工
        4.3.2 轴承实验条件的确定
        4.3.3 轴承实验结果分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术成果
致谢

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本文编号：2859702