钢丝滚道球轴承点接触问题分析与运动过程有限元仿真
发布时间：2020-10-21 00:28
钢丝滚道球轴承具有重量轻,转动惯量低,轴向尺寸小,径向尺寸大,支撑刚度高等特点,常用于支撑大口径中空轴系。为了适应某些仿真转台研制中关于刚度高,转动惯量尽量小,动态特性要求高等特殊要求,研究钢丝滚道球轴承的轴向支撑刚度,轴系调整方式及调整量,以及该轴承在工作中的受力及应力状况十分必要。 本论文首先对钢丝滚道球轴承滚动体与钢丝滚道的点接触问题进行研究,由Hertz接触理论给出接触区的主要几何参数,应力极值以及接触体弹性趋近量的计算公式,并根据实际应用进行简化,计算出课题所研究轴承接触区的主要参数。在对钢丝滚道球轴承点接触理论分析计算的基础上,进行了对钢丝滚道球轴承的主要摩擦形式分析,给出了轴承在工作过程中几种主要的摩擦产生形式,并给出相应的理论计算公式。 在点接触和摩擦分析的基础上,对轴承的工作过程进行了仿真,按由简单到复杂的研究步骤,分别建立起了单球双滚道,单球四滚道和圆环形滚道单球四滚道的钢丝滚道球轴承有限元模型,解决了建模仿真过程中实体模型的建立,约束和载荷的施加等一系列问题。得到了施加预紧和工作过程中的压力情况,摩擦应力,弹塑性变形和应力分布云图等,并对结果进行了深入的比较和分析。对实际工程设计及应用具有良好的指导意义。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TH133.33
【部分图文】：
图 1-1 钢丝滚道球轴承剖面图Fig.1-1 The section of wire race ballbearings.3 使用钢丝滚道轴承的优缺点.3.1 使用钢丝滚道轴承优点方面研究钢丝滚道轴承是为了解决一系列机械设计和制造难题而进行的。方面:轴与轴承转子可以一体设计 在设计中，内环滚道基体设计为钢丝滚道接，材料可以是 ZL114A 优质铸造铝合金或硬铝合金，由于其密度小，从轴系的转动惯量相对相同直径的标准轴承很小。另一方面，其热膨胀系框架及外环滚道的材料特性一致，从而可以避免因温差造成的轴承预紧变化，因此使轴系的回转精度稳定性好。同时由于轴与轴承转子的一体计，也避免了轴与轴承转子配合表面引起的低接触刚度问题。节省设计空间、减少轴承质量和惯量 在相同的承载情况下，钢丝滚道轴质量可以减小到普通标准轴承的质量的 1/3 以下。在对轴承质量要求很
1.4 钢丝滚道轴承的研究历史在 1979 年，一个叫John Cosens的英国人成立了一个叫J L Engeering的公司[ 16]，该公司生产一系列直径从 150～2000mm的钢丝滚道轴承。这公司是世界上第一个生产钢丝滚道轴承的公司。早在 14 年前，John Cosens已经开始研究钢丝滚道轴承了。他们生产钢丝滚道球轴承的目的是为了获得大径向尺寸、小轴向尺寸，也同时提高了回转精度并节省制造材料。在他们的生产研究中，发现制造钢丝滚道球轴承最关键的问题是制造作为滚道的钢丝。因为钢丝受挤压被滚珠陷入具有很严重的接触摩擦现象，这种接触摩擦是因为不同材料由于受到正压力而在接触面上两种不同的物体产生不同的横向位移而产生的。并且，由于滚珠滚过钢丝后也要产生环状的卸载裂纹，这种裂纹由Turner（1979）所作的关于平底冲头卸载的分析中得到。再加上轴承在转动过程中钢丝受到一个周期应力的作用，所以可以想象这种作用对钢丝的磨损是很严重的。并且一般的表面光滑的拉拔钢丝的硬度都不是很高，所以由于钢丝的硬度底的原因更加加重了作为滚道的钢丝的磨损。因而 John Cosens 的成为了钢丝滚道轴承的发明者。是第一个成功地设计钢丝滚道轴承的人。是第一个因此成立公司生产系列产品的人。
1.4 钢丝滚道轴承的研究历史在 1979 年，一个叫John Cosens的英国人成立了一个叫J L Engeering的公司[ 16]，该公司生产一系列直径从 150～2000mm的钢丝滚道轴承。这公司是世界上第一个生产钢丝滚道轴承的公司。早在 14 年前，John Cosens已经开始研究钢丝滚道轴承了。他们生产钢丝滚道球轴承的目的是为了获得大径向尺寸、小轴向尺寸，也同时提高了回转精度并节省制造材料。在他们的生产研究中，发现制造钢丝滚道球轴承最关键的问题是制造作为滚道的钢丝。因为钢丝受挤压被滚珠陷入具有很严重的接触摩擦现象，这种接触摩擦是因为不同材料由于受到正压力而在接触面上两种不同的物体产生不同的横向位移而产生的。并且，由于滚珠滚过钢丝后也要产生环状的卸载裂纹，这种裂纹由Turner（1979）所作的关于平底冲头卸载的分析中得到。再加上轴承在转动过程中钢丝受到一个周期应力的作用，所以可以想象这种作用对钢丝的磨损是很严重的。并且一般的表面光滑的拉拔钢丝的硬度都不是很高，所以由于钢丝的硬度底的原因更加加重了作为滚道的钢丝的磨损。因而 John Cosens 的成为了钢丝滚道轴承的发明者。是第一个成功地设计钢丝滚道轴承的人。是第一个因此成立公司生产系列产品的人。
【引证文献】
本文编号：2849367
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TH133.33
【部分图文】：
图 1-1 钢丝滚道球轴承剖面图Fig.1-1 The section of wire race ballbearings.3 使用钢丝滚道轴承的优缺点.3.1 使用钢丝滚道轴承优点方面研究钢丝滚道轴承是为了解决一系列机械设计和制造难题而进行的。方面:轴与轴承转子可以一体设计 在设计中，内环滚道基体设计为钢丝滚道接，材料可以是 ZL114A 优质铸造铝合金或硬铝合金，由于其密度小，从轴系的转动惯量相对相同直径的标准轴承很小。另一方面，其热膨胀系框架及外环滚道的材料特性一致，从而可以避免因温差造成的轴承预紧变化，因此使轴系的回转精度稳定性好。同时由于轴与轴承转子的一体计，也避免了轴与轴承转子配合表面引起的低接触刚度问题。节省设计空间、减少轴承质量和惯量 在相同的承载情况下，钢丝滚道轴质量可以减小到普通标准轴承的质量的 1/3 以下。在对轴承质量要求很
1.4 钢丝滚道轴承的研究历史在 1979 年，一个叫John Cosens的英国人成立了一个叫J L Engeering的公司[ 16]，该公司生产一系列直径从 150～2000mm的钢丝滚道轴承。这公司是世界上第一个生产钢丝滚道轴承的公司。早在 14 年前，John Cosens已经开始研究钢丝滚道轴承了。他们生产钢丝滚道球轴承的目的是为了获得大径向尺寸、小轴向尺寸，也同时提高了回转精度并节省制造材料。在他们的生产研究中，发现制造钢丝滚道球轴承最关键的问题是制造作为滚道的钢丝。因为钢丝受挤压被滚珠陷入具有很严重的接触摩擦现象，这种接触摩擦是因为不同材料由于受到正压力而在接触面上两种不同的物体产生不同的横向位移而产生的。并且，由于滚珠滚过钢丝后也要产生环状的卸载裂纹，这种裂纹由Turner（1979）所作的关于平底冲头卸载的分析中得到。再加上轴承在转动过程中钢丝受到一个周期应力的作用，所以可以想象这种作用对钢丝的磨损是很严重的。并且一般的表面光滑的拉拔钢丝的硬度都不是很高，所以由于钢丝的硬度底的原因更加加重了作为滚道的钢丝的磨损。因而 John Cosens 的成为了钢丝滚道轴承的发明者。是第一个成功地设计钢丝滚道轴承的人。是第一个因此成立公司生产系列产品的人。
1.4 钢丝滚道轴承的研究历史在 1979 年，一个叫John Cosens的英国人成立了一个叫J L Engeering的公司[ 16]，该公司生产一系列直径从 150～2000mm的钢丝滚道轴承。这公司是世界上第一个生产钢丝滚道轴承的公司。早在 14 年前，John Cosens已经开始研究钢丝滚道轴承了。他们生产钢丝滚道球轴承的目的是为了获得大径向尺寸、小轴向尺寸，也同时提高了回转精度并节省制造材料。在他们的生产研究中，发现制造钢丝滚道球轴承最关键的问题是制造作为滚道的钢丝。因为钢丝受挤压被滚珠陷入具有很严重的接触摩擦现象，这种接触摩擦是因为不同材料由于受到正压力而在接触面上两种不同的物体产生不同的横向位移而产生的。并且，由于滚珠滚过钢丝后也要产生环状的卸载裂纹，这种裂纹由Turner（1979）所作的关于平底冲头卸载的分析中得到。再加上轴承在转动过程中钢丝受到一个周期应力的作用，所以可以想象这种作用对钢丝的磨损是很严重的。并且一般的表面光滑的拉拔钢丝的硬度都不是很高，所以由于钢丝的硬度底的原因更加加重了作为滚道的钢丝的磨损。因而 John Cosens 的成为了钢丝滚道轴承的发明者。是第一个成功地设计钢丝滚道轴承的人。是第一个因此成立公司生产系列产品的人。
【引证文献】
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1 王付杰;针织圆纬机钢丝滚道球轴承模型建立与仿真[D];长安大学;2009年
本文编号：2849367
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