空间角接触球轴承的预紧载荷演化机理研究

发布时间：2017-09-28 01:16

  本文关键词：空间角接触球轴承的预紧载荷演化机理研究

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【摘要】：为了满足太空环境中在轨服务的需求,航天机构不仅仅需要克服恶劣的太空环境,还要保证机构服务运行的高质量,同时,又必须考虑其在轨维修维护的难度,故需要提高航天机构的可靠性。滚动轴承作为一种精密支承元件,预紧技术直接决定着轴承的刚度、旋转精度及寿命,同时也影响着转动关节的运行可靠性,乃至整个机构的工作可靠性。因此,滚动轴承预紧载荷的演化对轴承、转动关节及其所在机构的工作运行状态有着非常重要的意义。为研究滚动轴承在太空环境中预紧载荷的演化趋势,本文主要以角接触球轴承为例,分析交变温度、负载条件、配合关系、磨损因素和拧紧条件等多种因素耦合作用下预紧载荷的变化规律,开展了如下研究工作:1)滚动轴承静力学分析:建立含预紧载荷的滚动轴承静力学数学模型,并考虑交变温度、工作载荷、装配方式和磨损量的作用,求解滚动轴承静力学方程得到预紧载荷;2)单个轴承的预紧载荷变化分析:利用所建立的滚动轴承静力学模型,分析交变温度、工作载荷、装配方式和磨损量等因素,单一作用和耦合作用分别对轴承预紧载荷的影响结果,并以角接触球轴承为例进行了数值模拟;3)转动轴—轴承系统力学分析:利用转动轴—轴承系统的力学作用关系,建立拧紧力矩、过盈装配与初始预紧载荷的关系模型,分析了拧紧力矩和过盈装配的耦合作用对初始预紧载荷的影响,并以角接触球轴承为例进行了数值模拟;4)转动轴—轴承系统的预紧载荷测试实验:根据转动轴—轴承系统的模型特点,设计一套转动轴—轴承系统,利用单维力传感器采集初始施加的预紧载荷,对比数值模拟的结果,验证分析拧紧力矩和过盈装配的耦合作用与初始预紧载荷的关系。本文通过交变温度、工作载荷、配合方式、磨损量以及拧紧力矩对角接触球轴承的预紧载荷耦合作用分析,揭示了各个影响因素对预紧载荷的影响关系,并确定了各因素的影响比重。为确定预紧载荷的演化趋势提供了借鉴依据,为预紧载荷的施加大小提供了合适的参考。
【关键词】：角接触球轴承 预紧载荷 静力学分析 多因素 耦合作用 演化机理
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 研究背景11-13
• 1.3 国内外研究现状13-17
• 1.3.1 空间机械臂13-14
• 1.3.2 滚动轴承理论14-15
• 1.3.3 滚动轴承预紧载荷15-17
• 1.4 课题来源17
• 1.5 研究意义和目的17
• 1.6 论文研究内容17-20
• 第2章 角接触球轴承接触理论20-28
• 2.1 符号表20-21
• 2.2 引言21-22
• 2.3 角接触球轴承的几何学22-25
• 2.3.1 角接触球轴承的结构22
• 2.3.2 接触角和游隙22-23
• 2.3.3 角接触球轴承的曲率计算23-25
• 2.4 角接触球轴承基础理论25-27
• 2.4.1 Hertz理论25-27
• 2.4.2 刚性假设理论27
• 2.4.3 外沟道控制理论27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 基于静力学的角接触球轴承预紧模型28-38
• 3.1 符号表28-29
• 3.2 引言29
• 3.3 角接触球轴承的静力学分析29-32
• 3.3.1 轴向、径向和力矩联合载荷29-30
• 3.3.2 滚动轴承滚珠的受力分析30-31
• 3.3.3 滚动轴承内圈的受力分析31-32
• 3.4 基于静力学的预紧载荷计算32-33
• 3.5 实例计算33-37
• 3.5.1 71807C型角接触球轴承的介绍33
• 3.5.2 角接触球轴承工作环境33-34
• 3.5.3 数值算例34-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 服役条件对预紧影响分析38-51
• 4.1 符号表38-40
• 4.2 引言40
• 4.3 服役条件对滚动轴承静力学模型的影响40-41
• 4.4 外载荷对轴承预紧载荷的影响41-43
• 4.4.1 考虑外载荷的轴承预紧模型41
• 4.4.2 外载荷对轴向预紧的影响41-43
• 4.5 磨损状况对轴承预紧载荷的影响43-45
• 4.5.1 考虑磨损的轴承模型43-44
• 4.5.2 磨损对轴向预紧的影响44-45
• 4.6 装配条件对轴承预紧载荷的影响45-47
• 4.6.1 考虑装配因素的轴承模型45-46
• 4.6.2 装配因素对轴向预紧的影响46-47
• 4.7 交变温度对轴承预紧载荷的影响47-50
• 4.7.1 轴承的温度场分布简介47-48
• 4.7.2 温差对工作轴承的影响48-49
• 4.7.3 考虑环境温度的轴承模型49
• 4.7.4 环境温度对轴向预紧的影响49-50
• 4.8 本章小结50-51
• 第5章 多因素耦合作用轴承预紧载荷分析51-63
• 5.1 符号表51
• 5.2 引言51
• 5.3 双因素耦合作用预紧载荷分析51-57
• 5.3.1 交变温度—装配耦合分析51-52
• 5.3.2 交变温度—磨损耦合分析52-53
• 5.3.3 交变温度—载荷耦合分析53-54
• 5.3.4 装配—载荷耦合分析54-55
• 5.3.5 装配—磨损耦合分析55-56
• 5.3.6 载荷-磨损耦合分析56
• 5.3.7 双因素耦合作用小结56-57
• 5.4 三因素耦合作用预紧载荷分析57-61
• 5.4.1 磨损—交变温度—装配耦合分析57-58
• 5.4.2 载荷—交变温度—装配耦合分析58-59
• 5.4.3 载荷—磨损—装配耦合分析59-60
• 5.4.4 载荷—磨损—交变温度耦合分析60-61
• 5.4.5 三因素耦合作用小结61
• 5.5 本章小结61-63
• 第6章 拧紧力矩与装配条件耦合影响初始预紧载荷63-71
• 6.1 符号表63-64
• 6.2 引言64
• 6.3 转动轴—轴承系统力学模型64-68
• 6.3.1 转动轴—轴承系统模型简介64-65
• 6.3.2 轴向力学模型65-68
• 6.4 数值计算及结果分析68-70
• 6.5 本章小结70-71
• 第7章 轴系预紧载荷检测实验71-79
• 7.1 引言71
• 7.2 实验检测系统71-74
• 7.2.1 实验检测仪器71-73
• 7.2.2 实验检测原理73
• 7.2.3 过盈配合量的确定73-74
• 7.2.4 实验检测平台74
• 7.3 实验结果74-75
• 7.4 结果分析75-78
• 7.5 本章小结78-79
• 结论79-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果85-86
• 致谢86-87
• 作者简介87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 姜韶峰,刘正士,杨孟祥;角接触球轴承的预紧技术[J];轴承;2003年03期

2 吴云鹏,张文平,孙立红;滚动轴承力学模型的研究及其发展趋势[J];轴承;2004年07期

3 王兆耀;;军事航天技术及其发展[J];航天器工程;2008年01期

4 周子超;王伊卿;吴文武;洪军;;机床主轴轴承热诱导预紧力及刚度计算与实验研究[J];西安交通大学学报;2015年02期

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1 闻凌峰;真空环境中固体润滑轴承损伤机理研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

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本文编号：932978