收藏本站
《昆明理工大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

球轴承多体接触动力学研究

姚廷强  
【摘要】:球轴承被广泛用于机械系统的旋转支撑部件,对机械系统动力学性能有着重要的影响。目前,国内外滚动轴承力学研究主要运用静力学和拟动力学方法,深入研究润滑、摩擦、温度、波纹度或保持架的影响。在当今国际制造水平向静音轴承发展的过程中,为了降低球轴承振动、优化轴承动态性能和探索轴承工程应用环境的影响,精确的轴承动力学设计与动力学分析是球轴承的理论研究和工程应用亟待解决的关键问题。本文主要研究目的是提出一种快速有效的球轴承多体接触动力学分析的新方法,忽略润滑和保持架接触冲击的影响,建立球轴承的三维多参数耦合多体接触动力学分析模型,深入研究球轴承的接触振动机理。 本文基于云南省省院省校合作项目“数控万能工具铣床XK8140动态数字样机建模与仿真分析关键技术研究”(批准号:2004YX12)的资助,从多体系统动力学观点出发,围绕球轴承多体接触动力学问题进行了相关研究。在轴承外圈等效方法、球轴承刚柔多体接触动力学模型、新型广义-α法、动力学分析和球轴承柔性多体接触振动分析等方面取得了研究成果。论文的主要研究工作包括: (1)基于柔性多体动力学理论,提出了以等效刚体单元的相对坐标和曲线铁木辛柯梁单元描述球轴承外圈的运动和结构弹性变形的新方法。结合球轴承套圈滚道的表面方程,研究了套圈滚道表面的三角网格模型,从而运用基于罚函数法的接触力显式表达式,建立了钢球和套圈的接触动力学模型。在此基础上,建立了考虑钢球和套圈动态接触关系的球轴承多参数耦合刚柔多体接触动力学模型。 (2)针对球轴承多体接触动力学分析中涉及的多体接触冲击、游隙等非线性因素和具有套圈单元离散引起的高频振荡特征,结合隐式数值积分解耦法,提出了适用于球轴承接触动力学分析的新型广义-α法。通过数值实例讨论了新型广义-α法的阻尼耗散特性、数值精度、收敛阶次、稳定性和计算效率。 (3)运用新型广义-a法对球轴承刚柔多体接触动力学模型进行了仿真研究,计算了运转状态下球轴承的接触非线性振动特性。分析了不同结构参数、转速和载荷等因素对球轴承的接触载荷分布、弹性变形、接触角、振动位移、加速度和频率等动力学特性和接触振动响应的影响。计算并探讨了运转状态下球轴承的接触非线性振动频率的变化规律,表明运转状态下在径向力作用时的球轴承接触非线性振动频率比在预紧力作用时的具有更加明显的非线性、时变性和周期性等特点。以固定式加速度计安装方式实现了球轴承振动真实信号的测量,实验验证了球轴承刚柔多体接触动力学的理论研究方法、计算分析结果的正确性和有效性。进一步丰富了球轴承振动理论,为球轴承动态设计和动态性能改善提供了参考。 (4)结合有限元方法与柔性多体动力学方法,考虑套圈结构弹性变形、钢球和套圈动态接触关系,建立了新的球轴承柔性多体接触动力学分析模型。在不同载荷条件下计及转速、游隙和离心力影响时,分别讨论了运转状态下球轴承的动态接触应力、弹性变形、接触角等接触振动特性。进一步认识了滚动轴承变支承刚度下的柔性接触振动规律和载荷分布规律。 理论研究方法和研究结果是多体接触动力学方法在球轴承动力学中的新尝试,丰富和完善了滚动轴承的振动理论,对以振动和疲劳寿命为目标的滚动轴承与轴承系统的动态设计、动力学分析和工程应用不仅具有重要的实用价值,而且具有重要的理论意义。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TH133.33

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋兴奇,李明怀;球轴承振系传递函数分析[J];轴承;1990年04期
2 ;行业动态[J];机电工程技术;2002年03期
3 李小弟,崔红娟;一对角接触球轴承安装位置的研究[J];机械;2002年S1期
4 霍琦峰;高奋武;胡波;;球轴承联合载荷动态摩擦力矩测量仪设计[J];企业技术开发;2009年04期
5 周定炎;加强型球轴承在汽车传动轴中的应用分析[J];轴承;1986年02期
6 郑革新;796906型角接触球轴承弹簧圈装配模[J];轴承;1989年01期
7 赵联春,马家驹,马纯青,邱志仁;润滑对球轴承振动特性的影响[J];摩擦学学报;2003年05期
8 邱明杰;;SKF领跑世界轴承[J];通用机械;2006年10期
9 Reinhold Schaefer;;更少就是更多[J];现代制造;2007年30期
10 吴化勇;徐秀花;;基于ADAMS的球轴承受力分析[J];轴承;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杜巧连;;动静压球轴系承载能力的有限元分析[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
2 于德洋;赵家政;朱昌铭;汪晓萍;吴玉山;;精密径向推力球轴承的固体润滑失效探讨[A];第五届全国摩擦学学术会议论文集(下册)[C];1992年
3 张军;王晓飞;张秀娟;陈小冬;冶录平;;矫治器与下牙列及下颌骨的多体接触有限元分析[A];2008年全国生物流变学与生物力学学术会议论文摘要集[C];2008年
4 金炯福;;改进润滑装置以提高变频机的可靠性[A];摩擦学第四届全国学术交流会论文集(第二册)[C];1987年
5 赵冬初;缪永康;;微机数显轴承润滑测量仪[A];摩擦学第四届全国学术交流会论文集(第二册)[C];1987年
6 古乐;王黎钦;齐毓霖;苏为民;钱宗德;郑亚青;;自润滑高速球轴承液氮环境下性能试验与失效分析[A];第七届全国摩擦学大会会议论文集(一)[C];2002年
7 高元安;;残余应力对轴承使用寿命的影响[A];晋冀鲁豫鄂蒙云贵川沪甘湘渝十三省(市区)机械工程学会2008年学术年会——机电工程类技术应用论文集[C];2008年
8 陈浩森;李天匀;朱翔;彭华康;;非金属舵球轴承结构振动性能研究[A];第十三届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2011年
9 陶继忠;殷国富;汪法根;;气浮式高精度双面立式动平衡测量[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
10 陶继忠;汪法根;;气浮式转子静平衡测量技术[A];中国工程物理研究院科技年报(2005)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 高亮;全球轴承业大规模调整[N];国际商报;2003年
2 周成;全球轴承需求量2010年将超过400亿美元[N];中国贸易报;2007年
3 章苒;球轴承倾销美国市场?[N];人民法院报;2002年
4 章苒;我球轴承倾销美国市场?[N];国际经贸消息;2002年
5 中国贸易新闻网;进口轴承只占俄市场6%[N];中俄经贸时报;2008年
6 张均;进口轴承只占俄罗斯市场6%[N];中国贸易报;2008年
7 本报实习记者 明贵栋;球轴承发倾销案胜诉启示录[N];中国工业报(中国机电日报 );2003年
8 东北网;中国轴承将大量进入俄市场[N];中俄经贸时报;2008年
9 牛辉;美对中国球轴承不征收反倾销税[N];中国工业报;2006年
10 本报记者 曲昭政;何以是瓦轴[N];中国工业报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姚廷强;球轴承多体接触动力学研究[D];昆明理工大学;2009年
2 马子魁;基于拟静力学方法的球轴承动力学特性研究[D];浙江大学;2010年
3 徐东;球轴承疲劳剩余寿命分析与预测方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 赵联春;球轴承振动的研究[D];浙江大学;2003年
5 杜秋华;球轴承振动的非线性模型及信号分析方法研究[D];华中科技大学;2007年
6 黄明辉;巨型精密模锻水压机力流传递与监控研究[D];中南大学;2006年
7 任迪;三轴气浮台气体球轴承静态特性及涡流力矩的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 李松生;超高速电主轴球轴承—转子系统动力学性能的研究[D];上海大学;2006年
9 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
10 董春迎;弹塑性边界元法的若干基础性研究及在接触问题上的应用[D];清华大学;1992年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘福强;高压气体球轴承的流场特性研究[D];大连海事大学;2011年
2 李娜;基于球轴承刚度计算的电主轴结构分析与优化[D];华中科技大学;2011年
3 雷文娟;高速球轴承—转子系统非线性动力学特性对比研究[D];西安理工大学;2010年
4 李书蝶;一种光纤输出半导体激光器模块的研制[D];河南大学;2008年
5 徐在峰;三轴气浮台球轴承制造及安装误差引起的涡流力矩的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 赵永涛;静音球轴承用“绒面”钢球加工工艺研究[D];河南农业大学;2004年
7 王万姣;滤波减速器的运动学动力学和多体接触有限元分析[D];重庆大学;2007年
8 荣崎;基于热机耦合模型的球轴承接触特性数值仿真[D];重庆大学;2008年
9 梁刚;中速大功率柴油机组合活塞的有限元分析[D];上海交通大学;2007年
10 吕文波;基于非局部摩擦的钢丝滚道球轴承接触仿真与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026