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基于内圈廓形和径向载荷的轴承旋转精度预测

作　者: 宋飞
导　师: 李济顺；刘永刚
学　校: 河南科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 圆柱滚子轴承旋转精度几何参数径向载荷圆度误差
分类号: TH133.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着机械工业的发展,诸多应用领域对滚动轴承的旋转精度提出了越来越高的要求。滚动轴承的旋转精度既体现轴承运转时的工作性能,也反映了制造精度。因此,对滚动轴承旋转精度的影响因素及变化规律进行分析,在此基础上预测轴承的旋转精度,研究结果对轴承的设计制造具有指导意义。本文以圆柱滚子轴承为研究对象,首先分析了圆度、波纹度等几何精度和工况条件对轴承旋转精度的影响,从影响旋转精度的诸多因素中选择内圈滚道几何参数、结构参数及径向载荷进行重点分析。根据轴承零件的运动几何关系,分别建立自由状态和载荷条件下圆柱滚子轴承的数学模型,详细阐述了算法原理及步骤,利用Visual C++软件编制相应的程序,对圆柱滚子轴承的运动状态进行数值仿真和模拟,并通过特殊点法验证了程序的正确性。然后分析了内滚道圆度误差值、谐波阶次、滚子个数、径向游隙,以及径向载荷对轴承旋转精度的作用规律。结果表明,滚道的圆度误差和径向游隙对轴承旋转精度的影响较大,旋转精度随圆度误差值和径向游隙的增大而降低;低阶谐波对轴承旋转精度的影响比较明显,高阶谐波影响程度减小;滚子个数对轴承旋转精度也有一定的影响,滚子个数的增多,旋转精度提高,而且与内圈滚道有效接触的滚子数增多;在其他因素保持不变情况下,径向载荷增大,旋转精度降低。通过数值仿真和理论验证相结合的方法,对影响圆柱滚子轴承旋转精度的因素进行分析,确立内圈滚道几何参数、结构参数及径向载荷与轴承旋转精度之间的关系。本研究结果,对建立圆柱滚子轴承旋转精度的预测理论和评价体系,设计开发高精度的滚动轴承产品有积极作用。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题研究的背景  8-9
  1.2 本研究的意义与课题来源  9-10
  1.3 国内外研究动向及进展  10-13
    1.3.1 国内情况  10-11
    1.3.2 国外情况  11-13
  1.4 课题研究的主要内容  13-14
第2章滚动轴承旋转精度影响因素的分析  14-20
  2.1 零件的形状误差  14-15
  2.2 表面特征  15-17
    2.2.1 波纹度  15-16
    2.2.2 粗糙度  16-17
    2.2.3 表面缺陷  17
  2.3 工况条件  17-19
    2.3.1 安装方式  18
    2.3.2 预紧力  18-19
    2.3.3 润滑  19
  2.4 本章小结  19-20
第3章圆柱滚子轴承计算模型的建立  20-34
  3.1 圆柱滚子轴承结构特点  20-21
  3.2 坐标系系统的建立  21-23
    3.2.1 整体坐标系  21-22
    3.2.2 局部坐标系  22-23
  3.3 内圈滚道圆度误差的简化  23-29
    3.3.1 基本假设  23
    3.3.2 圆度误差理论  23-26
    3.3.3 谐波分量  26-29
  3.4 圆柱滚子轴承的运动几何关系  29-33
    3.4.1 内圈与滚子的运动分析  29-31
    3.4.2 滚道曲线的坐标方程  31-32
    3.4.3 滚子圆心的坐标  32-33
    3.4.4 滚子圆心到滚道曲线的距离  33
  3.5 本章小结  33-34
第4章内圈滚道几何和结构参数对轴承旋转精度的影响  34-54
  4.1 算法实现  34-42
    4.1.1 参数设定  34-36
    4.1.2 运动仿真  36-37
    4.1.3 有效接触的判定  37-39
    4.1.4 内圈处于稳定状态的条件  39-41
    4.1.5 确定旋转中心坐标  41-42
  4.2 程序验证  42-45
    4.2.1 理论计算  42-44
    4.2.2 结果对比  44-45
  4.3 内圈滚道几何参数对轴承旋转精度的影响  45-49
    4.3.1 圆度误差  45-47
    4.3.2 谐波阶次  47-49
  4.4 结构参数对轴承旋转精度的影响  49-52
    4.4.1 滚子个数  49-51
    4.4.2 径向游隙  51-52
  4.5 本章小结  52-54
第5章径向载荷对轴承旋转精度的影响  54-64
  5.1 Hertz 弹性接触理论  54
  5.2 线接触弹性变形量  54-55
  5.3 圆柱滚子轴承径向载荷与变形  55-60
    5.3.1 径向游隙为零的弹性变形  55-56
    5.3.2 径向游隙大于零的弹性变形  56-59
    5.3.3 弹性变形量的解法  59-60
  5.4 径向载荷作用下旋转精度的计算分析  60-63
    5.4.1 算法的原理  60
    5.4.2 结果分析  60-63
  5.5 本章小结  63-64
第6章总结与展望  64-66
  6.1 总结  64
  6.2 展望  64-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
攻读硕士学位期间的研究成果  71

基于内圈廓形和径向载荷的轴承旋转精度预测

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