轴承作为机械系统中的关键部件,其性能直接影响到整个系统的服役刚度、润滑情况以及疲劳寿命。随着制造业的快速发展,对于高性能的滚动轴承需求日益增长。轴承的载荷分布是评估其性能的重要参数之一,它对于确定轴承的刚度、润滑状态以及疲劳寿命至关重要。本文以双列调心滚子轴承为研究对象,探究了滚动体与滚道接触配合下的应力行为,以及这一行为对轴承性能的影响。 Hertz理论是球轴承和滚子轴承分析的基础,最早于1881年提出,它解决了点接触和线接触问题。基于Hertz理论,后续研究者进行了深入研究。例如,1960年Jones提出了拟静力学法的理论基础,通过将动力学方程归结为一组非线性方程组,并用迭代法求解滚动轴承的载荷分布。Harris TA在此基础上考虑了润滑膜的影响并发展了拟动力学法,用于计算滚动轴承的载荷分布特性。 然而,这些基于刚性套圈假设和半无限空间边界条件的解析解与实际情况存在差距。为了克服这些不足,数值解,特别是有限单元法,在工程领域得到了广泛应用。有限元法可以考虑套圈变形和边界条件的影响,更准确地模拟和计算轴承在实际工作中的应力分布状况。 本文的研究目的是建立双列调心滚子轴承的有限元模型,并通过此模型分析载荷参数对轴承接触应力以及变形的影响规律。通过模拟计算,本文验证了有限元程序的准确性,并进一步研究了滚动体曲率与内、外滚道配合下的接触应力行为,确定了在径向载荷作用下,调心滚子轴承滚动体的姿态问题。 在轴承的设计与分析中,载荷分布、润滑条件以及疲劳寿命是研究的重点内容。这些因素的优化与精确评估能够显著提升轴承的性能和可靠性。特别是对于双列调心滚子轴承而言,其复杂的结构导致接触应力分析更加复杂,但是通过有限元模型的应用,可以更为准确地模拟出轴承在不同工作条件下的力学行为。 在研究中,套圈变形对于轴承性能的影响不容忽视。套圈的变形会影响轴承内部各部件的相对位置和接触状态,进而影响载荷分布和接触应力。因此,在建立有限元模型时,必须对套圈变形进行综合考虑,并确保边界条件的准确设置,以使计算结果尽可能贴近实际工况。 此外,滚动体姿态对于双列调心滚子轴承的性能同样具有重要影响。滚动体在轴向和径向载荷作用下的姿态变化,会影响到滚动体与滚道之间的接触应力分布,进而影响整个轴承的运行状态和寿命。因此,研究径向载荷下滚动体姿态的变化规律,对于优化轴承设计和提高其性能具有重要意义。 本研究得到了国家自然科学基金项目和国家重大基础研究计划的支持,说明了研究的重要性和权威性。研究团队由谢阳和王凤才领衔,他们在摩擦学领域具有深入的研究和丰富的经验。王凤才教授作为通信联系人,他在球基界面摩擦学以及轴承等相关领域的基础研究工作为本研究提供了理论和技术支持。 总结而言,本文的研究内容涵盖了双列调心滚子轴承在不同载荷参数下的应力行为分析,并通过有限元模型来评估套圈变形和滚动体姿态对接触应力的影响,为高端轴承的性能优化和设计改进提供了科学依据和理论指导。随着制造技术的进步和对轴承性能要求的提高,本研究对于推动轴承科技的发展具有重要的现实意义。
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