缺陷圆柱滚子轴承的有限元分析

发布时间：2017-10-07 16:05

  本文关键词：缺陷圆柱滚子轴承的有限元分析

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【摘要】：在圆柱滚动轴承的设计、分析过程中，轴承的振动、疲劳破坏、承载能力、预期寿命与噪声等问题都与轴承的应力分布密切相关。因此，通过圆柱滚子轴承的接触分析和轴承缺陷的仿真模拟，掌握其接触面的应力分布特点，为改进设计和加工工艺，提高轴承承载能力及可靠性提供了有效的理论依据。 本文利用限元软件ANSYS，研究了圆弧修形的圆柱滚子轴承接触应力分布、凸度偏移对数母线圆柱滚子接触应力分布、外滚道锥度的圆柱滚子接触应力分布、具有凸度偏移和外滚道锥度误差的圆柱滚子轴承接触应力分布、滚子偏斜对圆柱滚子与内圈接触应力的影响、滚子旋转对圆柱滚子与内圈接触应力的影响。首先，建立了最大承载圆柱滚子的有限元模型，通过计算分析，将有限元分析结果与Hertz弹性接触理论的解析解进行对比，，分析结果表明有限元法的分析结果满足实际工程需要。然后，建立轴承外圈或滚子的缺陷有限元分析模型，计算其接触应力，分析与正常无缺陷轴承接触应力的不同。最后，根据不同的轴承缺陷模型分析结果，研究缺陷的大小对轴承接触应力的影响规律。 研究结果表明：(1)在给定载荷下圆弧修形的圆柱滚子轴承其滚子圆弧修形长度应控制在1.3~2.3mm较为合适；(2)对数曲线修形的圆柱滚子轴承其滚子凸度偏移量应控制在0.4mm以下；(3)对数曲线修形的圆柱滚子轴承其外圈锥度应控制在0.004mm以下；(4)对数曲线修形的圆柱滚子轴承其外圈滚道锥度和凸度偏移量应分别同时控制在0.002mm和0.2mm以下；(5)对数曲线修形的圆柱滚子轴承其滚子偏斜角度应控制在0.02度以下；(6)对数曲线修形的圆柱滚子轴承其滚子旋转角度应控制在0.082度以下。 本文通过有限元仿真分析，研究结果表明，随着缺陷的变化，其滚子和内外圈接触应力也随之变化，特别是当缺陷增大到一定程度时，滚子和内外圈的接触应力会急剧增大，这将严重影响轴承的使用性能和寿命。
【关键词】：凸度偏移 接触应力 对数曲线 有限元分析 外圈锥度 滚子偏斜
【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】：TH133.33
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 本课题的研究内容及意义10-12
• 1.3.1 研究内容10-11
• 1.3.2 研究意义11-12
• 第2章 滚动轴承计算分析理论基础和有限元分析的应用12-26
• 2.1 Hertz 弹性线接触理论12-16
• 2.1.1 线接触问题12-14
• 2.1.2 滚动轴承的载荷分布14-15
• 2.1.3 计算实例15-16
• 2.2 圆柱滚子轴承的有限元建模16-20
• 2.2.1 有限元参数化建模16-17
• 2.2.2 网格划分技术17-19
• 2.2.3 创建接触对19-20
• 2.3 最大承载圆柱滚子与内外圈接触问题的有限元分析20-25
• 2.3.1 有限元模型的建立20-21
• 2.3.2 约束及加载21-22
• 2.3.3 结果及讨论22-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 制造缺陷圆柱滚子轴承的有限元分析26-56
• 3.1 圆弧修形的圆柱滚子有限元分析26-34
• 3.1.1 圆弧修形的圆柱滚子有限元模型的建立26-27
• 3.1.2 不同圆弧修形长度下的圆柱滚子轴承接触应力分析27-34
• 3.2 凸度偏移的对数母线圆柱滚子接触应力分析34-41
• 3.2.1 凸度偏移的对数母线圆柱滚子有限元模型的建立34-36
• 3.2.2 凸度偏移的对数母线圆柱滚子与内圈之间的接触应力分析36-41
• 3.3 外滚道锥度的圆柱滚子轴承接触应力分析41-48
• 3.3.1 外滚道锥度的圆柱滚子轴承有限元模型的建立41-42
• 3.3.2 外滚道锥度对滚子与外圈之间接触应力的影响42-48
• 3.4 具有凸度偏移和外滚道锥度的圆柱滚子轴承有限元分析48-55
• 3.4.1 具有凸度偏移和外滚道锥度的圆柱滚子轴承有限元模型的建立48-49
• 3.4.2 凸度偏移和外滚道锥度对滚子与外圈之间接触应力的影响49-55
• 3.5 本章小结55-56
• 第4章 装配缺陷圆柱滚子轴承的有限元分析56-74
• 4.1 滚子偏斜对圆柱滚子与内圈接触的影响56-65
• 4.1.1 偏斜对圆柱滚子有限元模型的建立57
• 4.1.2 滚子偏斜对圆柱滚子与内圈接触应力的影响57-65
• 4.2 滚子旋转对圆柱滚子与内圈接触的有限元分析65-73
• 4.2.1 旋转圆柱滚子有限元模型的建立65
• 4.2.2 圆柱滚子旋转对滚子与内圈之间接触应力的影响65-73
• 4.3 本章小结73-74
• 第5章 结论与展望74-76
• 5.1 研究结论74-75
• 5.2 展望75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 攻读硕士学位期间的研究成果81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：988766