向心关节轴承应力场分析及寿命预测方法研究

发布时间：2017-05-30 18:11

  本文关键词：向心关节轴承应力场分析及寿命预测方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：向心关节轴承是一种滑动轴承，它具有结构简单、体积小、承载能力强等特点。在实际工作中，因为关节轴承的结构形式和工作机理与滚动轴承相比完全不同，为了延长关节轴承的使用寿命，关节轴承的配合关系、承载能力、摆动频率和倾斜角范围等影响因素都需要得到充分的考虑。本论文所涉及的某型号向心关节轴承主要应用于航空工业上，其对工作性能的要求也比较高。 本论文首先利用ANSYS软件的APDL语言编写了某型号向心关节轴承静载荷下的应力场的求解分析程序，在有限元模型中用刚性面来替代芯轴和轴承座，通过对比、分析关节轴承在不同载荷下轴承内、外圈的应力场分布，得到了关节轴承所能承受的最大极限静载荷；并在进一步的分析中采用线性最小二乘法，得到了向心关节轴承径向载荷与轴承内、外圈最大接触应力的关系公式。又以某型号杆端关节轴承的结构参数为基准，在ANSYS有限元分析软件环境内，使用APDL参数化设计语言二次开发建立了杆端关节轴承的参数化建模界面，通过该参数化建模界面可以实现杆端关节轴承的三维有限元模型的快速建立，接着对杆端关节轴承在额定静载荷下的应力场进行了分析，并与刚性支承下向心关节轴承的等效应力分布进行了比较分析，指出了刚性、柔性支承选择方式计算向心关节轴承应力场的差异。在此基础上，采取了改变轴承结构参数大小的分析方法，对轴承结构进行了优化设计，确定了此向心关节轴承的最佳公称直径；又通过对轴承与芯轴、轴承座的不同间隙或过盈量等配合情况下的应力场分析，确定了关节轴承在安装、工作中过盈量、间隙配合量的合适选取范围，在保证了关节轴承能够正常工作的同时，提高了关节轴承的使用寿命。最后，对倾斜工况下杆端关节轴承的应力场分布进行了求解分析，得到了向心关节轴承最大等效应力随着倾斜角的增大而增大，以及通过合理地控制倾斜角可以减小应力集中部位的最大等效应力的结论，给关节轴承倾斜范围的选取提供了一定的理论依据与参考。 论文最后比较、借鉴了国内外各大厂家关于关节轴承的寿命计算方法，分析了与关节轴承寿命相关的一些主要影响因素，比较了这些因素对通过不同寿命计算公式求解得到的寿命结果的影响程度。并通过获得的摩擦磨损性能试验数据，基于性能退化方法，对自润滑向心关节轴承的寿命评估方法进行了探索研究。
【关键词】：关节轴承 有限元分析 ANSYS 力学性能 寿命估算方法
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.31
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题研究的背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 课题的主要研究内容11-12
• 第2章 向心关节轴承三维有限元模型12-18
• 2.1 有限元模型的建立12-17
• 2.1.1 网格划分及接触设置13-15
• 2.1.2 设置边界条件和加载15-16
• 2.1.3 结果后处理16-17
• 2.2 本章小结17-18
• 第3章 刚性支承下向心关节轴承性能分析18-32
• 3.1 最大极限受载能力分析18-22
• 3.2 向心关节轴承理论受力分析22-25
• 3.2.1 受力分析简化模型22-24
• 3.2.2 向心关节轴承理论受力分析24-25
• 3.3 径向游隙对关节轴承承载性能的影响25-28
• 3.4 过盈过盈量对关节轴承承载性能的影响28-30
• 3.5 向心关节轴承结构优化设计30-31
• 3.6 本章小结31-32
• 第4章 杆端关节轴承的承载性能分析32-42
• 4.1 杆端关节轴承参数化建模界面的开发32-35
• 4.1.1 APDL 参数化设计语言33
• 4.1.2 参数化建模界面的开发33-35
• 4.2 杆端关节轴承三维力学性能分析35-40
• 4.2.1 建立模型35-36
• 4.2.2 分析计算结果36-40
• 4.3 倾斜工况下的应力场分析40-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第5章 关节轴承寿命评估方法研究42-56
• 5.1 关节轴承寿命估算方法简介42-44
• 5.1.1 国外关节轴承寿命计算方法43
• 5.1.2 国内关节轴承寿命计算公式43-44
• 5.2 关节轴承寿命影响因素分析44-46
• 5.3 自润滑关节轴承寿命估算46-47
• 5.4 基于性能退化方法的寿命评估方法研究47-54
• 5.4.1 性能退化方法简介47-51
• 5.4.2 性能退化轨迹法的可靠性分析的实现及步骤51-52
• 5.4.3 基于性能退化轨迹法的关节轴承磨损寿命和可靠性评估52-54
• 5.5 本章小结54-56
• 第6章 结论与展望56-58
• 6.1 结论56-57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士学位期间的研究成果63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨咸启,姜韶峰;关节轴承额定静负荷计算[J];轴承;1993年01期

2 杨咸启,姜韶峰,荣亚川,陈庆熙;关节轴承寿命计算方法[J];轴承;1993年03期

3 姜韶峰,孙立明,杨咸启,王卫国;关节轴承摩擦磨损及寿命试验分析[J];轴承;1998年03期

4 朱中生,高海宁;关节轴承装配破损原因及对策[J];轴承;1999年06期

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本文编号：407685