基于ANSYS/LS-DYNA滚动轴承的动力学特性研究

发布时间：2021-04-05 06:40

　　滚动轴承是传动系统的重要组成部分,滚动轴承的动力学特性直接影响到轴承本身的寿命和回转精度,从而间接影响到传动系统的精度保持性、可靠性指标以及振动噪声等。因此,为了提高滚动轴承在工作中的运动精度,降低轴承的振动噪声,了解滚动轴承故障的振动特性等,对滚动轴承的实际工况进行动力学仿真,研究滚动轴承在不同的结构参数、几何参数和工况参数下的动力学特性以及轴承的故障振动特性和轴承在传动系统中的动力学特性便有着非常重要的意义。本文基于长江学者和创新团队发展计划项目（IRT0816）和“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项（2010ZX04014-014）。研究内容主要是基于ANSYS/LS-DYNA,以一种多体接触动力学方法仿真并分析滚动轴承在特定结构参数、几何参数和工况参数下的动力学特性。主要研究滚动轴承各部件在位移、速度、加速度、应力、接触力以及载荷分布的变化规律。在此基础上研究滚动轴承的故障振动特性,基于滚动轴承的主要失效形式（点蚀）,在ANSYS中建立具有点蚀故障的滚动轴承有限元模型,进一步研究滚动轴承的故障振动特性,分析由于点蚀故障所引起的应力集中、接触力以及振动情况的变化,最后并运用... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景和课题研究目的与意义
    1.2 滚动轴承的动力学特性研究概况
        1.2.1 国内滚动轴承动力学仿真概况
        1.2.2 国外滚动轴承动力学仿真概况
    1.3 ANSYS/LS-DYNA显式动力学简介
        1.3.1 LS-DYNA3D简介
        1.3.2 ANSYS/LS-DYNA显式动力学的基本理论
    1.4 本文的研究内容
第2章 滚动轴承的几何学与运动学关系
    2.1 几何学关系
        2.1.1 密合度
        2.1.2 球轴承沟曲率半径系数
        2.1.3 主曲率与主曲率差函数
        2.1.4 滚动轴承径向游隙
    2.2 运动学关系
    2.3 滚动轴承最佳原始游隙的确定
        2.3.1 过盈配合对轴承游隙的影响
        2.3.2 转速对轴承游隙的影响
        2.3.3 工作载荷对轴承游隙的影响
        2.3.4 温度变化对轴承游隙的影响
        2.3.5 线膨胀系数对轴承游隙的影响
        2.3.6 轴承最佳原始游隙的确定
        2.3.7 基于Matlab GUI的计算程序
第3章 轴承显式动力学的仿真分析
    3.1 有限元模型的建立
    3.2 材料参数的确定
    3.3 有限元网格划分
    3.4 边界条件的设置
    3.5 滚动轴承显式动力学的仿真结果
    3.6 ANSYS/LS-DYNA仿真结果的动力学特性验证
        3.6.1 深沟球轴承赫兹接触的受载分布验证
        3.6.2 滚动轴承的运动学关系验证
    3.7 总结
第4章 滚动轴承动力学特性的研究
    4.1 轴承几何参数的影响
        4.1.1 沟曲率半径的影响
        4.1.2 保持架兜孔游隙的影响
    4.2 轴承结构参数的影响
        4.2.1 滚动体个数的影响
        4.2.2 径向游隙的影响
    4.3 轴承工况条件的影响
        4.3.1 工作载荷的影响
        4.3.2 工作转速的影响
    4.4 传动系统中轴承的动力学特性分析
    4.5 总结
第5章 滚动轴承故障的动力学分析与诊断
    5.1 结构特点引起的振动
    5.2 轴承运行故障引起的振动
    5.3 滚动轴承零件固有频率与故障特征频率
        5.3.1 滚动轴承零件固有频率
        5.3.2 滚动轴承的故障特征频率
        5.3.3 滚动轴承的故障检测方法
    5.4 轴承故障的动力学仿真与故障诊断
        5.4.1 滚动体故障的动力学仿真
        5.4.2 外圈故障时的动力学仿真
        5.4.3 轴承故障振动的故障诊断
    5.5 总结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]滚动轴承最佳原始游隙的确定[J]. 张刚,王天哲,张义民.  机械设计与制造. 2012(11)
[2]深沟球轴承的载荷分布与刚度特征研究[J]. 张宇,谢里阳,钱文学,张晓瑾.  机械设计. 2012(03)
[3]基于包络解调分析的滚动轴承故障诊断研究[J]. 宋晓美,孟繁超,张玉.  仪器仪表与分析监测. 2012(01)
[4]滚动轴承动力学仿真与分析[J]. 高春良,王成栋,苗强.  机械设计与制造. 2011(02)
[5]基于包络谱分析的滚动轴承故障诊断分析[J]. 韩业锋,仲涛,石磊.  机械研究与应用. 2010(04)
[6]深沟球轴承运转过程动态特性有限元分析[J]. 林腾蛟,荣崎,李润方,邵毅敏.  振动与冲击. 2009(01)
[7]基于ANSYS/LS-DYNA的滚动轴承仿真与分析[J]. 张乐乐,高祥,谭南林,樊莉.  机械设计. 2007(09)
[8]滚动轴承故障的EMD诊断方法研究[J]. 高强,杜小山,范虹,孟庆丰.  振动工程学报. 2007(01)
[9]滚动轴承动力学的研究[J]. 汪久根,王庆九,章维明.  轴承. 2007(03)
[10]轴承原始径向游隙的确定[J]. 王学辉,孙如华,刘瑞实.  轴承. 2007(02)

博士论文
[1]滚动轴承振动信号处理及特征提取方法研究[D]. 苏文胜.大连理工大学 2010
[2]球轴承多体接触动力学研究[D]. 姚廷强.昆明理工大学 2009
[3]振动信号的包络解调分析方法研究及应用[D]. 张家凡.武汉理工大学 2008
[4]航空发动机高速滚动轴承力学特性研究[D]. 唐云冰.南京航空航天大学 2005
[5]齿轮与滚动轴承故障的振动分析与诊断[D]. 孟涛.西北工业大学 2003
[6]球轴承振动的研究[D]. 赵联春.浙江大学 2003

硕士论文
[1]滚动轴承故障的显式动力学仿真与振动特征分析[D]. 高春良.电子科技大学 2010
[2]角接触球轴承静力学与动力学分析[D]. 陈雄.南京航空航天大学 2007



本文编号：3119336