空间角接触球轴承非线性动态特性研究

发布时间：2020-08-12 10:52

【摘要】：随着现代工业化的高速发展,航天智能制造装备需要更高的稳定性和可靠性。由于航天机构在轨维护困难,所以在初始设计阶段需要分析和预防服役过程中产生的各种故障。空间轴承为航天机构旋转关节最主要组成部分,其可靠性是机构正常运转和实现预订功能的基本保障。为揭示精密轴承的非线性动力学特性,建立考虑钢球数、轴向预紧量和动载荷的非线性动力学模型。求解接触点处的钢球与内、外圈之间的相对位移,建立系统的非线性动力学微分方程组,对微分方程组进行坐标变换,进行量纲一化处理,利用数值仿真软件求解量纲一化的非线性微分方程组,通过改变轴向预紧量,获得精密轴系系统的相图和庞加莱图,分析轴向预紧量变化对系统非线性动态特性的影响。结果表明,改变精密轴承的轴向预紧量,系统的运动状态发生变化;随着轴向预紧量的减小,系统由单周期运动经倍周期分叉进入多周期运动,然后经准周期运动进入混沌运动;在满足机构运行稳定性的条件下,降低轴向预紧量能够提高轴承的使用寿命;随着接触角的增加,系统由单周期运动经倍周期分叉进入多周期运动,然后经过不稳定吸引子最终进入混沌运动状态。借助仿真软件模拟不同预紧力和不同速度下的保持架质心运动轨迹,随着轴承转速的增加,保持架质心运动轨迹图像越来越规则趋近于圆且运动范围越来越大直到趋近一定数量便不再增长。随着内圈转速的增加,保持架质心运动速度成线性增加。合适的预紧力同样会使得保持架运转更平稳。设计并搭建了轴系刚度测量实验平台,用来开展特种装备关节精密轴系静态和动态刚度特性实验研究,通过实验发现随着初始预紧力的增大,轴系静态和动态刚度均为逐渐增大,且增长率减小。在相同预紧载荷情况下,随着转速增大轴系动态刚度逐渐变小。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V423
【图文】：

- 2 -图 1-1 为北斗导航卫星图。图1-1 北斗导航卫星图导航星间链路天线驱动机构是在轨运行卫星天线的调整机构，通过对天线的姿态进行调整来实现不同轨道卫星之间天线对准，以便进行数据传输与通信。天线驱动单元轴系作为航天卫星内部关键旋转组件，轴系性能下降或故障会导致整个导航卫星驱动机构的失效，直接影响到卫星的定位、捕捉和跟踪等工作能否精确完成，其运转可靠性直接制约整部航空卫星的工作精度及寿命。而空间轴承的可靠性在航天机构驱动单元旋转零部件中关键部件且最易失效部件。由于在空间环境服役时，航天机构各个零部件在轨维修困难，航天轴承可靠性更是直接影响整体能否达到指定期限完成指定任务。由于空间环境的工作条件极其恶劣，高低温、强辐射、微尘等各种因素影响机构可靠性

- 7 -图 1-2 研究结构框架图文章的主要组成部分：第 1 章 绪论。主要介绍课题来源和国内外学者对静力学和转子动力学两个方虑的轴承可靠性分析，并列出全文的大纲。第 2 章 角接触球轴承静力学基本理论。本部分涉及到课题开展运用到的所有基础，包括角接触球轴承的宏观几何学、弹性接触理论以及角接触球轴承的静

图 2-1 角接触球轴承的结构示意图，轴承最初的径向间隙可以这样表示d o iP d d 2D间隙(mm)；(mm)。的轴向间隙，要对其进行施加预紧力一个夹角，这个角叫做接触角，其定轴承轴线垂直面所形成的角[43][53]，接一样。依据滚动轴承的不同工作状况为初始接触角、第二个是安装接触角作为轴承的固有参数，当给定一种轴为当轴承未被施加外载荷时候的接触

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本文编号：2790439