角接触球轴承接触应力与疲劳寿命分析

发布时间：2020-06-11 12:38

【摘要】：角接触球轴承具有承载能力好、刚度高、高速性能好、结构简单紧凑等优点,能够满足主轴加工时高转速、高精度、高效率的要求,在电主轴中得到广泛的应用。在实际应用中,角接触球轴承的转速、回转精度、高速运转时产生的离心力和陀螺力矩、轴承的润滑和预紧、循环接触应力和摩擦力矩等会影响轴承的动力性能、精度、刚度和疲劳寿命,严重时将会造成轴承失效。本文首先以7008C型号数控机床主轴角接触球轴承为例,分析轴承的结构参数,介绍滚动轴承的基本理论,包括:Hertz接触理论、套圈滚道控制理论、刚性套圈假设理论;同时介绍轴承疲劳寿命分析方法,为轴承的接触应力和疲劳寿命分析提供基础。其次,根据Hertz接触理论,对角接触球轴承的接触应力和疲劳寿命进行分析,同时分析影响轴承疲劳寿命的相关因素,包括轴承材料、表面特征、表面处理工艺、工作温度、游隙、载荷和转速等。采用有限元分析软件ANSYS Workbench对角接触球轴承进行应力分析。通过建立静力学模型,求解轴承的Mises等效应力、内外圈最大接触应力和位移场分布,分析滚动体数量、初始接触角、内外滚道沟曲率半径系数等结构参数的变化对应力分布的影响规律,根据影响规律改进了一些结构参数。采用ANSYS Workbench软件中的子模型技术建立轴承局部模型,通过细化滚动体与滚道接触位置的网格,精确求解Mises等效应力、内圈最大接触应力分布规律,分析轴承滚道可能最先发生疲劳破坏的具体位置,并分析原因,通过改变硬化层硬化深度和弹性模量,得到改变硬化层的深度和硬度对轴承应力分布的影响规律:等效应力和最大接触应力与硬化层深度和弹性模量成正比,硬化深度相同时,增加弹性模量,等效应力和最大接触应力也会随之增大;弹性模量相同时,增加硬化深度,等效应力和最大接触应力也会随之增大。最后,采用疲劳分析软件Fe-safe对角接触球轴承进行疲劳寿命分析。确定轴承材料疲劳性能数值、应力集中系数、疲劳算法等相关参数,得到轴承滚道硬化层硬度与深度的变化对轴承寿命的影响规律,分析结果表明滚道硬化处理能够提高角接触球轴承的疲劳寿命,给出实际生产中对轴承滚道进行硬化处理的建议,最后总结提高角接触球轴承疲劳寿命的有效措施。
【图文】：

5图 1-1 课题研究的技术路线Fig. 1-1 The technology pathway of subject research本章小结本章对课题研究的背景和意义做了介绍，，并且概述了国内外角接触球轴力和疲劳寿命分析的研究现状，据此提出课题的主要研究内容和技术路

AffDBDi 1 01 if——轴承的总曲率可表示为： APd2cos11 可表示为：P 2Asin e（2-6）可得，轴承径向游隙和滚道沟曲率中心之间的轴向游隙则与初始接触角以及滚道曲率中心之间的距平面内，存在两个回转体且曲率半径不同，在无载荷触，这就叫做点接触。如图 2-1 所示。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659

【参考文献】

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本文编号：2707918