椭圆滚道深沟球轴承的几何设计与静应力分析

发布时间：2017-04-20 05:01

  本文关键词：椭圆滚道深沟球轴承的几何设计与静应力分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：深沟球轴承是一种重要的机械基础件,被广泛应用于各种机械设备中。它通过其内部滚动体和内外圈间的滚动接触来传递运动和支撑零件,是一种有着丰富技术内涵的机械产品,其技术水平的高低在某种程度上代表了一个国家的工业技术发展水平。虽然,深沟球轴承已是很成熟的标准件,但是标准深沟球轴承的滚道为正圆形,所以滚动体与内外圈体之间仅通过两点来传递运动和力,使得其在一些特殊工况下不能很好地满足使用要求,所以对深沟球轴承的进行非标准设计是很有必要的。本文观察椭圆与其内接圆之间形成两点接触的情况,根据椭圆滚道的设计思想,即将深沟球轴承的内、外滚道均设计成椭圆形,形成滚动体外圆面与两滚道椭圆曲面间分别形成两点接触承载结构,构成椭圆滚道深沟球轴承。首先,分析椭圆滚道深沟球轴承的几何关系,并提出该轴承的设计方法和设计界限；其次,以Hertz接触理论为基础,推导了椭圆滚道轴承的接触应力及变形计算公式；最后,利用APDL语言建立了承载最大的滚动体与椭圆滚道的参数化模型以及轴承的整体模型,利用ANSYS有限元分析软件计算研究了承载最大滚动体的接触状态、轴承的整体变形和滚动体的应力分布,同时与标准圆形滚道轴承作对比。研究结果表明深沟球轴承的标准圆形滚道优化成椭圆形滚道的可行性,在某些工况下可以用椭圆滚道深沟球轴承替换标准圆滚道轴承,本文给出的设计方法还能为今后非标轴承的设计提供参考。
【关键词】：椭圆滚道 深沟球轴承 几何设计 静应力分析
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 滚动轴承设计方法研究现状10
• 1.3 滚动轴承的有限元分析方法研究现状10-11
• 1.4 课题研究主要内容及安排11-13
• 第2章 圆形滚道深沟球轴承力学分析13-25
• 2.1 圆形滚道深沟球轴承的几何分析13-17
• 2.2 圆形滚道深沟球轴承内部的弹性接触理论17-20
• 2.2.1 弹性理论18-19
• 2.2.2 Hertz接触理论19-20
• 2.3 圆形滚道深沟球轴承接触面的应力和变形20-22
• 2.4 实例计算22-23
• 2.5 本章小结23-25
• 第3章 椭圆滚道深沟球轴承几何设计及力学分析25-37
• 3.1 椭圆滚道深沟球轴承的几何分析25-29
• 3.1.1 椭圆滚道和球滚动体的方程27
• 3.1.2 切线方程和法矢量27-28
• 3.1.3 接触点M的坐标28-29
• 3.2 滚动体与椭圆滚道接触的赫兹计算29-32
• 3.2.1 主曲率30-31
• 3.2.2 接触区形态和接触应力31-32
• 3.3 设计计算方法32-34
• 3.3.1 几何参数的选择32-33
• 3.3.2 设计计算方法和过程33-34
• 3.4 轴承实例计算与讨论34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 椭圆轴承滚动体最大应力的有限元计算37-53
• 4.1 接触问题的有限元法37-41
• 4.1.1 有限元法简介37-39
• 4.1.2 接触问题的特性39
• 4.1.3 接触类型和接触单元39-41
• 4.1.4 接触分析步骤41
• 4.2 APDL语言41-42
• 4.3 最大承载滚动体与椭圆滚道的有限元分析42-53
• 4.3.1 参数化建模43-44
• 4.3.2 轴承材料44
• 4.3.3 网格划分及接触设置44-45
• 4.3.4 边界条件及载荷的施加45-46
• 4.3.5 求解设置46
• 4.3.6 结果处理及分析46-51
• 4.3.7 本章小结51-53
• 第5章 椭圆滚道深沟球轴承的整体静力学有限元计算53-65
• 5.1 参数化建模53-54
• 5.2 网格划分及接触设置54-56
• 5.3 边界条件及载荷的施加56-57
• 5.4 结果处理与分析57-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第6章 工作总结与展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71

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