基于滚刀系统耦合动力学的轴承修形设计

为了防止滚刀轴承接触应力分布出现"边缘效应"现象,在滚子修形过程中确定合适的修形参数尤为重要.以突变冲击的滚刀动态载荷为基础,通过对滚刀系统的弯-轴-摆耦合动力学模型进行求解得到了滚刀轴承的载荷谱.然后基于滚刀轴承的滚子最大载荷,使用Ansys软件对滚刀轴承滚子进行修形设计以获取最佳的修形参数.分析结果表明,边滚刀轴承滚子最大载荷较中心滚刀和正滚刀增大了87%和20%.采用修形凸度量为0.029 mm和接触比为0.6的最佳修形参数修形的滚子消除了滚子滚道接触边缘的应力集中,改善滚子的接触应力分布,平均接触应力下降了17.26%,提高了滚刀轴承的寿命.     

局部剥落故障对滚动轴承接触与振动特性的影响

为了研究局部剥落故障对滚子与故障周边区域之间的接触特性以及轴承振动响应特征的影响规律,基于圆柱滚子与轴承滚道局部剥落故障之间接触关系,建立滚子与滚道接触等效有限元模型和考虑故障过渡区的圆柱滚子轴承动力学模型,研究故障宽度对滚子与滚道之间接触变形、应力、宽度和刚度以及轴承振动响应的影响规律。研究结果表明:随着局部剥落故障宽度的增大,接触宽度减小,接触应力与接触变形量增大;考虑局部剥落故障过渡区的轴承振动加速度大于不考虑局部剥落故障过渡区的轴承振动加速度。     

链传动啮合冲击理论分析及有限元模拟

啮合冲击是引发链传动产生振动、噪声以及链条零部件发生疲劳损坏的主要原因,因此,精确地分析与计算啮合冲击载荷是进行轮齿强度计算以及链传动系统动力学研究的重要内容.为此,建立了链轮轮齿滚子间啮合冲击动力学模型,计算了啮合冲击力幅值;采用赫兹接触理论,对齿面接触应力进行了静态条件下的理论计算;建立了套筒滚子链传动系统有限元模型,采用三维弹性接触问题有限元分析方法,对轮齿滚子间的啮合冲击效应进行了精确模拟,分析了具有标准齿廓形状轮齿滚子瞬时啮合时,冲击载荷变化规律及应力分布情况.计算结果表明:在动态条件下轮齿滚子作为弹性体发生冲击接触时,接触区域变形并非理想的长方形区域;轮齿齿面的冲击接触力分布是不均匀的;在理论接触区域两侧冲击应力较大;在考虑了链轮齿形、间隙及弹性变形等多种影响因素的条件下,动态冲击载荷远大于静态条件下的理论计算值.     

双金属复合内圈滚动轴承接触特性分析

为解决圆柱滚子轴承在大载荷条件下易磨损的问题,设计了一种双层金属复合材料内圈圆柱滚子轴承.以复合内圈与滚子的接触为例,基于赫兹接触理论和波西涅斯克理论,给出了单个滚子与轴承内圈的最大接触应力.结合层复合材料力学模型,计算双层金属复合材料内圈等效弹性模量.建立内圈与单个滚子间接触模型,采用有限元仿真方法,探究不同材料厚度下的接触应力和弹性变形.通过接触摩擦试验,验证复合材料内圈在不同材料厚度下的接触宽度.结果表明:双层金属复合材料内圈轴承滚子与内圈接触变形增大,接触应力减小,可以有助于减少圆柱滚子轴承的磨损.     

过载工况下圆柱滚子轴承永久变形量计算

针对航天轴承运行过程中出现的过载问题,在弹塑性力学和赫兹接触理论的基础上,推导了圆柱滚子轴承线接触弹塑性应力应变的计算公式,并建立了圆柱滚子轴承弹塑性接触有限元模型,计算过载下圆柱滚子轴承各部件接触区域的永久变形量。对过载轴承进行静压试验,测量其最大永久变形量,与理论计算结果及仿真结果进行了对比。对比结果表明:弹塑性应力应变计算公式适用于低过载工况下圆柱滚子轴承永久变形量的计算。对于高过载工况下圆柱滚子轴承永久变形量,使用有限元法计算结果更为准确,并且有限元法能够更精确地获取所有过载工况下轴承各部件上发生的永久变形量。     

轮轨激励条件下轴箱轴承内圈故障振动特性分析

高速列车运行过程中，轮轨复杂激励会对轴箱轴承的动力学行为产生不可忽视的影响.首先利用UM(universal mechanism)软件建立车辆-轨道动力学模型，在对车辆模型进行稳定性、平稳性和安全性验证的基础上，获取了复杂激励下轴箱轴承所受的垂向、纵向和横向载荷；然后，通过Solidworks软件和ADAMS软件建立了轴箱轴承内圈剥离故障动力学模型，通过与滚振实验台轴箱轴承实验对比，验证了所提模型的准确性.通过动力学仿真分析可知，轴箱轴承故障侧的滚子与内圈接触载荷大于非故障侧与正常轴承，故障侧保持架的振动大于非故障侧与正常轴承，内圈故障冲击加剧了轴承保持架与外圈的质心波动.最后，进一步对比考虑轮轨激励下与定载荷下故障轴承仿真结果发现，受轮轨激励的影响轴承内部各个元件间的接触载荷显著增大，轴承保持架与外圈质心运动轨迹盒维数显著增大.研究成果对揭示实际工况下高速动车组轴箱轴承内部元件振动特性规律具有重要意义.     

圆锥滚子轴承接触分析

使用切片方法对单个滚子/滚道接触对进行数值计算,并以此为基础对圆锥滚子轴承进行总体接触受力和变形分析.根据变形协调和力平衡条件,建立了对轴承总体进行接触分析的数学模型,该模型是一个方程组,通过数值方法求解该方程组,完成对轴承总体的分析与计算.以文中方法为基础,编写了对圆锥滚子轴承进行受力分析的软件,并以实例进行了验证.     

高铁圆锥滚子轴承滚子与滚道间的接触分析

基于Hertz接触理论与滚子切片理论,对高铁圆锥滚子轴承中不同凸形的滚子与滚道间的接触问题进行了数值分析.建立了滚子-滚道接触应力与接触载荷计算模型,对CRH3型高铁用轴承进行实例分析,求解其在滚子母线方向上的应力与载荷分布,并计算对数曲线型滚子在满载情况下的最佳凸度量.结果表明:滚子的应力集中程度与所受载荷大小相关;滚子的对数曲线型只能减小并不能消除滚子的应力集中现象;滚子的最佳凸度量略小于理论凸度值.     

转台轴承静刚度建模及其影响因素分析

为了改善转台的动静特性,分析了三排圆柱滚子转台轴承静刚度与轴承结构型式、装配工艺和外载荷的关系。结合轴承游隙、螺钉拧紧力矩、径向与轴向滚子间的相互作用和外载荷等因素,将轴向滚子与轴圈间的接触看作理想平面接触,考虑径向滚子压力沿轴向的分布,并利用Boussinesq力与变形关系式求解实际的压力值,通过求解轴承的整体静力平衡方程,得到了三排圆柱滚子转台轴承5个方向的静刚度值。分析结果表明:转台固有频率测试与理论值误差不超过3.0%,验证了刚度理论模型的准确性;轴向滚子与径向滚子载荷间的相互作用很小;螺钉拧紧力矩、径向游隙和外载荷对转台轴承刚度有重要影响,随着螺钉拧紧力矩和径向预压量的增大,外载荷对刚度的影响减弱。     

双列圆锥滚子轴承动力学分析

基于滚动轴承动力学理论,建立了双列圆锥滚子轴承动力学分析模型。采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的方法,对轴承非线性动力学微分方程进行求解。研究了双列圆锥滚子轴承的最大接触压力、滚子打滑率、滚子歪斜角以及轴承疲劳寿命等动态性能。分析结果表明:轴承的最大接触压力随轴向预紧量的增加呈先减小后增大的趋势,最佳预紧量随外载荷的增加而变大;滚子歪斜角随径向载荷的增加而变大,"压紧"侧的滚子歪斜角略微大于"放松"侧;轴承疲劳寿命随轴向预紧量的增加而增大直至最大值,随后迅速下降。     

含间隙涡旋压缩机转子系统刚柔耦合模型仿真分析

为了提高涡旋压缩机转子系统的精度与可靠性,通过ADAMS和ANSYS建立了含运动副间隙涡旋压缩机转子多刚体及刚柔耦合模型,对动涡盘倾覆下驱动轴承柔性和运动副间隙对转子系统动力学性能的影响进行仿真分析,在此基础上对轴承偏磨区域进行了有限元分析.分析结果表明:运动副间隙下轴承柔性对轴承的位移和速度影响较小,对轴承加速度和碰撞力影响较大;加速度最大值约为多刚性体模型的13.34倍,碰撞力最大值增加2.9倍;排气角后31.29°范围轴承发生偏磨,在滚针的2/7处出现最大应力.仿真结果为涡旋压缩机的设计和动力学行为预测提供分析方法和理论指导.     

铜合金实体轴承保持架结构优化及等温挤压成形

根据挤压成形的工艺特点 ,对圆柱滚子轴承铜合金实体保持架进行了结构优化 ,并进行了等温挤压成形工艺试验研究 ,制出了合格的样品。结果表明 :新工艺不仅大大地提高了生产率、制出了高质量的产品 ,而且还节约原材料 6 1.6 % ,节省工时 75 %。     

调心滚子轴承锌合金压铸保持架的研制

用压铸工艺研制出了调心滚子轴承锌合金压铸保持架。轴承台架寿命试验结果表明,装压铸锌合金保持架的轴承比装铅黄铜保持架轴承的寿命长,压铸锌合金保持架的耐磨性高于铅黄铜保持架。研制实践表明,锌合金压铸保持架的材料利用率高于70％,少无切削加工,生产效率高,成本低。     

滚动轴承中的惯性力和惯性力矩

本文研究了滚动轴承中的滚动体在空间一般运动情况下,惯性力和惯性力矩的计算问题,应用矩阵理论,作者导出了计算惯性力和惯性力矩的一般公式,并对角接触球轴承和推力调心滚子轴承的惯性力和惯性力矩进行了具体计算。     

机械手与粘弹性物体碰撞的模型

当机器人与它们工作环境中的物体接触时会出现不稳定性。本文提出了末端作用器与物体相碰时各种不同时态模型,同时研究了冲击力的影响。末端作用器与之接触的物体可以髟不同的粘弹性模型来表示。这里冲击力是用“修改赫兹型”和“修改指数函数型”碰撞模型来计算的。为了简化分析,分析中用的机械手是一个平面上由两个转动关了和硬连杆组成的。通过研究提供了碰撞和物体的粘弹性模型,模型主要依赖于接触的几何形状和互相接触物体的表面材料,模型提供了接触中力和运动的关系,这些关系可用于模拟和控制。     

径向力作用下滚子轴承的刚度计算

针对滚动轴承刚度计算方法存在的问题,对圆柱滚子轴承受径向力时的刚度计算进行分析,利用牛顿一拉夫逊迭代公式推导出了用于计算圆柱滚子轴承径向刚度的数学公式。     

固体润滑滚动轴承动态特性有限元分析

参照卫星驱动机构使用的C36018固体润滑角接触球轴承,建立了三维模型,借助ABAQUS有限元软件,对固体润滑滚动轴承进行显式动力学仿真分析,得到了不同转速和轴向力下轴承各部件的动态接触应力及滚珠和内圈的运动状态,并与无涂层润滑条件下的结果进行了对比分析.结果表明:轴向载荷增加,轴承各个部件的应力幅值都有所增大,滚珠和保持架开始转动所需的时间缩短;转速增加,接触区域应力峰值变化频率增大,但对应力幅值的影响很小;具有固体润滑涂层的滚道接触面,在与滚珠发生接触时,涂层发生弹性变形,接触面积增大,接触应力减小,可以有效地保护轴承.     

牙轮钻头滑动轴承仿生鲨鱼皮织构化表面润滑性能

牙轮钻头在超深井和大水平井的使用受到广泛关注,由于地层环境复杂化,为了使牙轮钻头有更高的稳定工作性。通过对合金材料表面织构化处理减摩效果的研究,结合鲨鱼皮减阻润滑的优势,针对牙轮钻头薄弱环节滑动轴承摩擦结合面进行了仿生鲨鱼皮织构化处理,基于所选取仿生织构的形貌参数构建滑动轴承流动润滑理论模型,采用有限差分法求解,获取润滑油的油压分布、承载能力及滑动轴承摩擦力,并探究阶跃冲击载荷下滑动轴承动压油膜的响应情况。结果表明：牙轮钻头滑动轴承流体润滑状态下,深径比大于0.3且面积率大于0.25的仿生表面织构对油膜承载力有增强效果;仿生表面织构在较低油膜压力下对油膜摩擦力影响突出,油膜摩擦力提高了14.12%;偏心率越大仿生表面织构对油膜承载力的提升效果越好,在偏心率为0.8时承载力提高效果达到200.45%;同时仿生织构的对滑动轴承流体润滑的轴向稳定性有提升效果。牙轮钻头滑动轴承仿生织构化处理有效地改善了滑动轴承润滑性能。可见,合适的织构尺寸能进一步提高滑动轴承处于流体润滑的适用工况范围,提高牙轮钻头的使用寿命。     

油轮艏部结构碰撞特性

在船舶碰撞中，船艏是主要作用方．为减少碰撞事故损失，从碰撞的观点出了一种研究船艏碰撞特性的方法及表达船艏碰撞特性的特征量，据以改进船首设计．根据船艏结构本身的碰撞破损过程，对船艏结构碰撞力与破损深度的关系、艏部构件在碰撞过程中的损伤形态和能量耗散进行了研究，指出碰撞力曲线是船艏结构的一种固有特性．提出了碰撞力面积密度曲线的概念，它可用于定量表达船艏结构对其他结构的破坏能力．利用有限元数值模拟方法计算了一艘4万t船艏的碰撞损坏实例，显示了上述碰撞特征并讨论了提高碰撞数值模拟计算精度的方法．