圆柱滚子轴承元件几何误差对轴承性能的影响

发布时间：2017-09-24 19:34

  本文关键词：圆柱滚子轴承元件几何误差对轴承性能的影响

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【摘要】：滚动轴承是应用于机床主轴、航空航天发动机等精密设备中的主轴系统支撑件。随着机械设备对精度及刚度的要求越来越高,轴承性能的提高尤为重要,因此轴承性能研究是十分必要的。本文围绕轴承几何精度和载荷分布进行预测与分析,对轴承的设计、制造及装配有重要指导意义。 本文以圆柱滚子轴承为研究对象,分析轴承元件几何误差的形式、评定及测量方法。采用数学函数描述轴承元件的几何误差,用傅里叶级数形式描述套圈滚道的几何形状误差,包括误差幅值与误差阶次两个影响因素；用离散数描述轴承内部各个滚子的直径几何尺寸误差。 根据轴承元件之间的运动几何关系,引入轴承元件几何误差函数,建立圆柱滚子轴承几何精度分析模型,采用套圈径向移动量及跳动量描述几何精度,阐述了模型的建立及求解方法。研究轴承不承受外载荷的情况下,元件几何误差与几何精度之间的映射关系。结果表明,随着滚子直径几何尺寸误差与滚道几何形状误差幅值的增加,几何精度下降；滚道几何形状误差幅值一定时,误差阶次越大,对几何精度影响越小；滚子直径几何尺寸误差的排列周期与套圈移动量存在映射关系；滚道几何形状误差阶次与滚子数目满足一定关系时,对几何精度有一定的改善作用。 根据轴承元件之间的接触情况,滚子与滚道的接触作用等效为非线性弹簧,建立圆柱滚子轴承载荷分布及承载几何精度力学分析模型,滚子接触载荷采用牛顿—拉普森法求解。研究轴承承受外载荷的情况下,元件几何误差对轴承内部载荷分布、承载几何精度的影响。结果表明,滚道存在误差时,载荷分布与滚道几何形状误差有关;单一滚子存在误差时,滚子最大接触载荷与误差的变化趋势一致；多个滚子存在误差时,承载滚子数目发生改变,若滚子从中间向两侧减小,承载滚子数将减小,反之增加。套圈滚道几何形状误差阶次与滚子数目满足一定关系时,承载几何精度提高。 本文有关圆柱滚子轴承的几何精度及载荷分布的研究,对轴承质量评价体系、设计、制造及装配等方面具有重要的指导意义。
【关键词】：圆柱滚子轴承 元件几何误差 几何精度 傅里叶级数 载荷分布
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.332
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究概况与进展10-13
• 1.2.1 轴承元件几何误差研究10-11
• 1.2.2 轴承几何精度研究11-12
• 1.2.3 轴承载荷分布研究12-13
• 1.3 本课题研究内容13-14
• 2 滚动轴承元件误差分析14-18
• 2.1 几何形状误差14-16
• 2.1.1 圆度误差的几何特征14-15
• 2.1.2 圆度误差的测量与评定方法15-16
• 2.2 表面特征16-17
• 2.2.1 波纹度16-17
• 2.2.2 表面粗糙度17
• 2.2.3 表面缺陷17
• 2.3 本章小结17-18
• 3 圆柱滚子轴承元件几何误差测量与滚道轮廓简化18-24
• 3.1 元件几何误差测量18-21
• 3.1.1 滚道几何形状误差测量18-20
• 3.1.2 滚子几何尺寸误差测量20-21
• 3.2 滚道实际轮廓简化21-23
• 3.3 本章小结23-24
• 4 圆柱滚子轴承几何精度模型的建立与求解24-44
• 4.1 圆柱滚子轴承结构特点24-25
• 4.2 几何精度模型的建立25-30
• 4.2.1 坐标系的建立26-27
• 4.2.2 模型的建立27-30
• 4.3 几何精度模型的求解30-31
• 4.3.1 滚子与滚道有效接触的判定30
• 4.3.2 内圈稳定状态的判定30-31
• 4.3.3 评价指标的计算31
• 4.4 算例及分析31-42
• 4.4.1 滚子直径几何尺寸误差与几何精度特性的计算分析31-37
• 4.4.2 内圈滚道几何形状误差与几何精度特性的计算分析37-40
• 4.4.3 外圈滚道几何形状误差与几何精度特性的计算分析40-42
• 4.5 本章小结42-44
• 5 圆柱滚子轴承载荷分布力学模型的建立与求解44-73
• 5.1 滚子与滚道的接触刚度特性44-49
• 5.1.1 有限元建模与网格划分44-45
• 5.1.2 边界条件施加45-46
• 5.1.3 计算结果分析46-49
• 5.2 载荷分布力学模型的假设与等效49-50
• 5.3 载荷分布力学模型的建立50-53
• 5.3.1 坐标系的建立50-51
• 5.3.2 力学模型的建立51-53
• 5.4 载荷分布力学模型的求解53-57
• 5.4.1 滚子与滚道有效接触的判定53-54
• 5.4.2 滚子接触载荷的确定54
• 5.4.3 平衡方程的求解方法54-56
• 5.4.4 评价指标的计算56-57
• 5.5 算例及分析57-72
• 5.5.1 力学模型准确性对比分析57-59
• 5.5.2 滚子直径几何尺寸误差与载荷分布的计算分析59-64
• 5.5.3 内圈滚道几何形状误差与载荷分布的计算分析64-68
• 5.5.4 外圈滚道几何形状误差与载荷分布的计算分析68-72
• 5.6 本章小结72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-77
• 附录A NJ2312圆柱滚子轴承内圈与外圈轮廓参数77-79
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况79-80
• 致谢80-81

【参考文献】

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本文编号：913095