某特种车传动系统轴承磨损条件下的动力学特性研究

发布时间：2017-06-09 06:00

  本文关键词：某特种车传动系统轴承磨损条件下的动力学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：某特种车传动系统应用环境具有强冲击、大振动的特点,长时间的运转会引起轴承滚道表面磨损、表面粗糙度增加、振动及噪声增大等问题。本文以轴承-轴-箱体整体研究对象,研究轴承磨损对传动系统动力学特性的影响规律。 论文主要研究内容包括： (1)推导了轴承滚子与内、外圈滚道接触变形协调方程,计算出碰撞接触参数；建立了轴承转子系统刚柔混合动力学仿真模型,获取在不同轴承磨损程度下的动态特性。仿真结果表明：随着磨损间隙的增大,基座标记点振动信号的绝对均值逐渐增大。 (2)实验研究了轴承磨损故障机理,提取了不同磨损程度的振动信号,将信号分析结果与仿真结论对比,结果表明：仿真和实验所得到的特征值规律基本吻合,得到了可以表征圆柱滚子轴承磨损特性的特征值。 (3)建立了某特种车传动系统圆柱滚子轴承磨损故障的动力学模型,仿真研究大载荷、大冲击下轴承磨损对传动系统动力学响应的影响规律,通过传动系统轴承磨损故障台架实验对仿真结果进行了验证。 (4)基于Archard疲劳磨损模型,提取了不同磨损程度仿真结果的接触载荷谱,对不同磨损程度下的滚道磨损进行研究,重构了轴承滚道磨损形貌,分析不同磨损程度下滚动磨损趋势。
【关键词】：磨损 故障诊断 间隙 联合仿真
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题背景、研究目的及意义9
• 1.1.1 课题背景9
• 1.1.2 研究目的9
• 1.1.3 研究意义9
• 1.2 滚动轴承磨损研究综述9-14
• 1.2.1 滚动轴承故障形式9-10
• 1.2.2 轴承转子故障模型动力学分析10-12
• 1.2.3 滚动轴承磨损特性研究现状12-14
• 1.3 轴承滚道接触磨损研究技术综述14-16
• 1.3.1 磨损理论概述14
• 1.3.2 间隙接触副磨损预测的现状14-15
• 1.3.3 轴承滚道磨损形貌重构及磨损预测15-16
• 1.4 联合仿真及仿真软件介绍16-17
• 1.4.1 联合仿真16
• 1.4.2 软件介绍16-17
• 1.5 本文主要研究内容17-19
• 2 轴承转子系统动力学分析19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 滚子轴承动力学分析19-23
• 2.3 滚子轴承及转子系统非线性振动分析23-24
• 2.4 基于SOLIDWORKS、ANSYS及ADAMS柔性体联合仿真24-29
• 2.4.1 柔性体仿真的数学模型和运动微分方程24-25
• 2.4.2 轴承-转子系统动力学仿真模型及边界载荷条件25-26
• 2.4.3 动力学仿真各参数的确定26-28
• 2.4.4 刚柔混合仿真模型28-29
• 2.5 仿真结果分析29-33
• 2.5.1 仿真模型的拟真性分析29-30
• 2.5.2 不同柔性化仿真模型对比分析30-31
• 2.5.3 不同磨损间隙的动力学分析31-33
• 2.6 本章小结33-34
• 3 圆柱滚子轴承磨损特性实验研究34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 振动测试方案的设计及信号的采集34-38
• 3.2.1 实验方案原理34
• 3.2.2 实验设备及条件34-36
• 3.2.3 传感器测点位置的选择36-38
• 3.2.4 实验过程记录38
• 3.3 实验数据的消噪处理38-40
• 3.3.1 小波变换的基本概念38-39
• 3.3.2 小波消噪的基本方法39
• 3.3.3 振动测试信号的小波降噪39-40
• 3.4 振动信号特征分析40-45
• 3.4.1 转速对信号特征值的影响规律40
• 3.4.2 磨损间隙对信号特征值的影响规律40-41
• 3.4.3 振动信号的频谱分析41-45
• 3.5 仿真和实验数据对比分析45-47
• 3.5.1 时域对比45-46
• 3.5.2 频域对比46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 4 某特种车传动系统轴承磨损故障建模48-63
• 4.1 引言48
• 4.2 传动系统虚拟样机模型48-52
• 4.2.1 系统构造及模型简化原则48-49
• 4.2.2 传动系统动力学仿真模型及边界载荷条件49-50
• 4.2.3 齿轮接触碰撞参数确定50-52
• 4.3 传动箱箱体有限元模态分析52-54
• 4.4 传动系统动力学仿真分析54-57
• 4.4.1 仿真信号时频分析55-57
• 4.4.2 大载荷强冲击对振动信号的影响57
• 4.5 实验验证57-62
• 4.5.1 故障模拟试验台57-59
• 4.5.2 轴承故障件及测试方案59-60
• 4.5.3 实验结果分析60-62
• 4.6 本章小结62-63
• 5 滚动轴承滚道动态磨损分析63-69
• 5.1 引言63
• 5.2 疲劳磨损状态计算模型63-65
• 5.2.1 疲劳磨损计算模型63-64
• 5.2.2 滑移距离及实际接触面积计算64
• 5.2.3 磨损预测计算流程64-65
• 5.3 轴承滚道磨损预测65-68
• 5.3.1 内外圈滚道磨损量计算65-66
• 5.3.2 内外圈滚道磨损形貌重构66-68
• 5.4 本章小结68-69
• 6 全文总结与展望69-71
• 6.1 全文总结69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-77
• 攻读硕士期间研究成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

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