自润滑关节轴承接触性能分析

发布时间：2017-09-28 11:28

  本文关键词：自润滑关节轴承接触性能分析

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【摘要】：自润滑关节轴承广泛应用于工程机械、重型车辆、航空航天、军工设备等重要领域。随着我国对高品质自润滑关节轴承需求量逐渐增多,使得包括对其结构优化和摩擦副的接触性能研究等的设计与制造具有了重要的理论意义和工程价值。本文将GE30C型自润滑关节轴承为研究对象,以ANSYS Workbench软件为研究工具,对其接触力学性能和摩擦生热进行了研究,主要内容包括:利用球面积分推导了向心关节轴承在径向和轴向负荷下平均接触压力的理论公式,并用有限元法对其进行了修正;建立了向心关节轴承在三种负荷工况下的有限元模型,分析了负荷大小对轴承接触力学性能的影响并获得了摩擦副应力、位移的分布。基于正交试验对自润滑关节轴承的主要尺寸进行了优化选取,并获得了各尺寸因素对其接触力学性能的影响程度由大到小依次为:外圈宽度、衬垫厚度、内圈球面直径和内圈宽度;探讨了织物衬垫的弹性模量和静载条件下偏斜角度对轴承接触力学性能的影响规律。分别建立了自润滑关节轴承在轴向摆动和径向摆动时温度场的有限元模型,获得了剖分面的温度分布情况;分析了轴向摆动时,四种工况条件(外加负荷、摆动角度、摆动周期及摩擦系数)对轴承接触球面摩擦热的影响规律。
【关键词】：自润滑关节轴承 接触性能 结构优化 摩擦生热 有限元仿真
【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
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 关节轴承的失效形式11-13
• 1.3 自润滑关节轴承接触性能的研究现状13-16
• 1.3.1 摩擦磨损性能的研究13
• 1.3.2 接触受力的计算13-14
• 1.3.3 接触力学仿真的研究14-15
• 1.3.4 接触面摩擦生热的研究15-16
• 1.4 课题研究的意义16
• 1.5 课题中心内容及技术路线16-19
• 第2章 向心关节轴承静负荷下的平均接触压力19-38
• 2.1 轴承基体材料的选择19
• 2.2 平均接触压力的理论分析19-22
• 2.2.1 向心关节轴承轴向、径向加载模型19-20
• 2.2.2 径向负荷下平均接触压力分析20-21
• 2.2.3 轴向负荷下平均接触压力分析21-22
• 2.3 有限元仿真模型的建立22-24
• 2.3.1 几何模型的建立22-23
• 2.3.2 网格划分与接触设置23-24
• 2.4 径向负荷下公式的修正与轴承接触力学分析24-29
• 2.4.1 轴承的加载与约束24
• 2.4.2 径向负荷对接触面受力、变形的影响24-25
• 2.4.3 径向负荷下公式的修正25-26
• 2.4.4 径向负荷对轴承接触力学的影响26-27
• 2.4.5 算例27-29
• 2.5 轴向负荷下公式的修正与接触力学分析29-33
• 2.5.1 轴承的加载与约束29-30
• 2.5.2 轴向负荷对接触面受力、变形的影响30
• 2.5.3 轴向负荷下公式的修正30-31
• 2.5.4 轴向负荷对轴承接触力学的影响31-32
• 2.5.5 算例32-33
• 2.6 联合负荷下轴承受力分析33-37
• 2.6.1 轴承的加载与约束34
• 2.6.2 联合负荷对轴承接触力学的影响34-35
• 2.6.3 联合负荷下轴承接触力学分析35-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第3章 自润滑关节轴承结构优化和接触力学分析38-56
• 3.1 聚四氟乙烯自润滑织物衬垫的介绍38-39
• 3.2 径向负荷下有限元模型的建立39-40
• 3.2.1 轴承结构与材料物理性能参数39
• 3.2.2 有限元仿真模型的建立39-40
• 3.3 基于正交试验的结构优化设计40-43
• 3.3.1 结构优化设计流程40-41
• 3.3.2 正交试验设计简介41
• 3.3.3 试验因素确定41-42
• 3.3.4 试验条件42-43
• 3.4 多指标正交试验结果分析43-50
• 3.4.1 多指标问题的处理方法43
• 3.4.2 基于综合评分法的试验方案及试验结果43-45
• 3.4.3 试验结果分析45-50
• 3.5 算例50-52
• 3.6 织物弹性模量对轴承接触力学性能的影响52-53
• 3.7 偏斜工况对轴承接触力学性能的影响53-54
• 3.8 小结54-56
• 第4章 自润滑关节轴承摩擦生热分析56-68
• 4.1 摩擦热的介绍56-57
• 4.1.1 摩擦热的产生56
• 4.1.2 摩擦热对接触界面的影响56-57
• 4.1.3 摩擦热对材料摩擦性能的影响57
• 4.2 传热学理论57-59
• 4.2.1 基本传热方式57-58
• 4.2.2 导热基本定律58-59
• 4.3 摩擦生热有限元模型的建立59-62
• 4.3.1 模型建立59-60
• 4.3.2 有限元模型假设60
• 4.3.3 自润滑织物衬垫的弹性模量60-61
• 4.3.4 轴向摆动有限元模型的建立61-62
• 4.4 轴向摆动时二维温度场分析62-64
• 4.5 轴向摆动时工况条件对轴承摩擦热影响的分析64-65
• 4.6 径向摆动时二维温度场分析65-67
• 4.7 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果73-74
• 致谢74-75
• 作者简介75

【参考文献】

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本文编号：935599