深沟球轴承—转轴系统旋转精度特性研究

发布时间：2017-05-13 06:08

  本文关键词：深沟球轴承—转轴系统旋转精度特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：轴承—转轴系统广泛应用于机床主轴、齿轮箱等各类旋转机械中。轴系的精度特性直接影响整机的精度特性,随着机械装备向高精度、高性能方向发展,对如何提高轴系精度提出了更加严峻的挑战。本文以深沟球轴承旋转精度研究为切入点,建立深沟球轴承—转轴旋转精度分析模型,开展轴系旋转精度影响因素分析,从而为开展高精密装备研究和制造提供重要理论基础。 本文以深沟球轴承—转轴系统为对象,完成了考虑轴承元件误差的拟静力学模型的建立,在此基础上,完成了轴系旋转精度分析模型建立、数值计算、影响因素分析和软件设计。 (1)以深沟球轴承为研究对象,简要阐述了球轴承的结构特点以及轴承分析中的基本理论,主要包含Hertz点接触理论和滚道控制理论。同时,简要分析了零件误差状况,采用数学函数描述了轴承元件误差,主要有内、外圈滚道圆度误差和滚球直径误差。运用轴承分析基本理论,引入轴承元件误差,建立了球轴承五自由度拟静力学模型,并采用Romax软件以及Harris模型分析标准6312轴承,对比本文模型分析结果,三种模型分析结果相近,从而验证了本文模型的正确性。 (2)以深沟球轴承五自由度拟静力学模型为基础,建立二轴承—柔性轴系统旋转精度分析模型,数值计算得到两端轴承载荷分配情况以及内部载荷分布。采用有限元分析方法,将轴承刚度矩阵引入到系统整体刚度矩阵,进行矩阵分析和计算,得到转轴上任意点的旋转精度指标值。采用Romax软件分析相同结构参数的轴系,并对比本文模型分析的结果,两种模型分析结果相近,从而验证了本文模型的准确性。 (3)利用所建立的轴系旋转精度分析模型,分别从轴承元件误差、轴系结构参数及轴承参数、工况条件三大方面分析旋转精度影响的规律。结果表明：单一误差滚球的位置不改变轴系旋转精度,滚球误差越大,轴系精度越差；多滚球直径误差合理排布有利于提高轴系旋转精度。轴系精度值随着内、外圈滚道误差阶次增加而呈现周期性变化,滚球数目与变化周期存在映射关系,滚球数目和滚道误差阶次存在一定关系有利于提高轴系精度。结构参数对轴系旋转精度的影响量较零件误差对其的影响要小。工况条件对轴系旋转精度的影响较大,对于特定轴系,选择合适的径向载荷、轴向载荷以及载荷位置和转速能够提高轴系的旋转精度。 (4)运用Matlab GUI开发了“球轴承及其轴系分析软件”,经测试运行良好。
【关键词】：深沟球轴承 几何误差 主轴系统 旋转精度 拟静力学模型
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究状况及发展11-14
• 1.2.1 轴承旋转精度研究11-12
• 1.2.2 轴系旋转精度研究12-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 2 球轴承分析基本理论16-25
• 2.1 轴承几何学16-20
• 2.1.1 轴承密合度17
• 2.1.2 轴承接触角17
• 2.1.3 接触点主曲率17-20
• 2.2 Hertz点接触理论20-22
• 2.2.1 基本理论概述20-21
• 2.2.2 接触刚度21-22
• 2.3 滚道控制理论22
• 2.4 轴承元件误差分析及简化22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 深沟球轴承拟静力学模型建立25-43
• 3.1 轴承运动学分析25-28
• 3.1.1 一般运动25-28
• 3.1.2 滚动和自旋速度计算28
• 3.2 离心力和陀螺力矩28-29
• 3.3 几何模型建立29-36
• 3.3.1 初始状态模型29-32
• 3.3.2 受载状态模型32-34
• 3.3.3 几何变形协调条件34-36
• 3.4 力学平衡方程的建立36-38
• 3.4.1 滚球受力分析36-37
• 3.4.2 轴承内圈受力分析37-38
• 3.5 方程组求解38-41
• 3.6 模型正确性验证41-42
• 3.7 本章小结42-43
• 4 二轴承系统旋转精度模型建立43-59
• 4.1 轴承的配置43-45
• 4.2 轴系装配分析45-46
• 4.2.1 轴承配合分析45
• 4.2.2 过盈配合对游隙影响45-46
• 4.3 轴系旋转精度模型建立46-54
• 4.3.1 轴系力学平衡分析46-48
• 4.3.2 深沟球轴承刚度矩阵48-49
• 4.3.3 光轴单元刚度矩阵49-52
• 4.3.4 系统整体刚度矩阵52-54
• 4.4 模型求解流程54-55
• 4.5 模型正确性验证55-58
• 4.5.1 Romax软件计算轴系55-57
• 4.5.2 结果对比分析57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 5 轴系旋转精度影响因素分析59-75
• 5.1 轴承元件几何误差旋转精度影响59-67
• 5.1.1 滚球直径误差59-64
• 5.1.2 内圈滚道误差64-65
• 5.1.3 外圈滚道误差65-66
• 5.1.4 元件综合误差66-67
• 5.2 结构参数对轴系旋转精度影响67-71
• 5.2.1 径向游隙67-68
• 5.2.2 滚球直径和数目68-69
• 5.2.3 沟曲率系数69
• 5.2.4 轴系跨距69-70
• 5.2.5 转轴空心度70-71
• 5.3 工况条件对轴系旋转精度影响71-74
• 5.3.1 径向载荷71-72
• 5.3.2 轴向载荷72
• 5.3.3 载荷位置72-73
• 5.3.4 转速73-74
• 5.4 本章小结74-75
• 6 球轴承及其轴系分析软件设计75-84
• 6.1 概述75
• 6.2 软件需求分析及功能模块设计75-77
• 6.2.1 软件需求分析75
• 6.2.2 软件功能模块设计75-76
• 6.2.3 软件数据结构76-77
• 6.3 软件界面设计及测试77-83
• 6.3.1 单轴承计算界面77-80
• 6.3.2 轴系计算界面80-83
• 6.4 本章小结83-84
• 结论84-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况90-91
• 致谢91-92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 于萍;赵志巍;;一种旋转轴系径向跳动精度的检测装置[J];长春理工大学学报(自然科学版);2011年04期

2 李松生,裴翠红,王永坚;高速精密角接触球轴承支承特性分析[J];轴承;2001年02期

3 李松生 ,杨柳欣 ,王兵华;高速电主轴轴系转子动力学特性分析[J];轴承;2002年02期

4 赵惠玲,贾峰一,李旭东,常洪;套圈制造精度对滚动轴承振动与噪声的影响[J];轴承;2003年12期

5 高宇,李玉泉,王海涛;应用MATLAB优化工具箱实现深沟球轴承优化设计[J];轴承;2004年11期

6 贾剑;;40°精密角接触球轴承旋转精度的提高[J];轴承;2008年06期

7 程钧,李信之;高精度光电轴角编码器轴系精度设计与测量[J];电子机械工程;2000年06期

8 张瑞丽;;精密滚动轴承在精密轴系设备中的应用[J];哈尔滨轴承;2007年01期

9 林士龙;王阿春;纪俐;韩钢;;圆度误差评定方法及圆度误差统计分布的研究[J];沈阳航空工业学院学报;2009年04期

10 张春梅;段翠芳;;提高数控机床主轴组件旋转精度的方法探讨[J];机床与液压;2007年04期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 赵春江;高速滚珠轴承—外转子系统静动态特性研究[D];吉林大学;2009年

2 崔立;航空发动机高速滚动轴承及转子系统的动态性能研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

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本文编号：361743