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混合陶瓷角接触球轴承接触应力的有限元分析
作 者: 李苏洁
导 师: 任成祖
学 校: 天津大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 混合陶瓷角接触球轴承 接触应力 有限元分析 ABAQUS
分类号: TH133.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 235次
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内容摘要
相比于传统的金属球轴承,混合陶瓷球轴承有很大的优势,尤其在各种高温、高速等苛刻环境中有着广阔的发展前景。但是陶瓷材料的物理和机械性能与金属材料相比存在着较大的差异,因此不能简单沿用传统的金属球轴承的经验公式。要想充分发挥陶瓷轴承的优势,必须研究适合陶瓷球轴承的设计理论和方法。接触问题分析,即接触应力和应变的计算,是混合陶瓷球轴承分析的基础。本文将有限元方法应用于混合陶瓷角接触球轴承的接触问题分析中,介绍了ABAQUS有限元分析软件求解接触问题的流程以及解决接触问题的方法,对比了ABAQUS/Explicit和ABAQUS/Standard两种算法的不同。以混合陶瓷角接触球轴承的简化模型为研究对象,借助于ABAQUS有限元分析软件,研究了模型的载荷和边界条件的施加方式,将有限元分析结果与Hertz理论值进行对比,证明了有限元仿真用于球轴承静态接触分析的可行性。分析了轴向负荷下轴承的接触角、表面最大接触应力以及接触面积与模型网格划分的关系,结果表明,随着网格的细化,这些物理量的有限元仿真值逐渐趋近于理论值。分析了轴承的接触负荷、表面最大接触应力、轴向位移、法向位移、接触角以及接触面积等物理量随不同的内外圈沟曲率半径系数f、初始接触角α0和轴向载荷Fa的变化规律,为选择轴承合适的内部结构参数和工况条件提供了一定的依据。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-7 第一章 绪论 7-17 1.1 混合陶瓷轴承的特点和应用 7-9 1.1.1 研究混合陶瓷球轴承的必要性 7 1.1.2 陶瓷球轴承的性能 7-9 1.2 接触问题及有限元方法概述 9-11 1.2.1 接触问题简介 9-10 1.2.2 有限元方法简介 10-11 1.2.3 陶瓷轴承接触问题中有限元法的应用 11 1.3 陶瓷球轴承的发展现状 11-14 1.3.1 陶瓷球轴承的国内外发展现状 11-12 1.3.2 滚动轴承系统仿真技术的发展现状 12-14 1.4 课题的提出及主要研究内容 14-17 1.4.1 陶瓷球轴承设计中面临的问题 14-16 1.4.2 论文主要研究内容 16-17 第二章 ABAQUS 有限元软件在轴承分析中的应用 17-25 2.1 ABAQUS 有限元软件概述 17-18 2.1.1 ABAQUS 有限元软件简介 17 2.1.2 ABAQUS 有限元软件在机械行业中的应用 17-18 2.2 ABAQUS 的主要模块和基本分析步骤 18-21 2.2.1 ABAQUS 的主要模块 18 2.2.2 ABAQUS 的基本分析步骤 18-21 2.3 ABAQUS/Standard 和ABAQUS/Explicit 的对比 21-24 2.4 本章小结 24-25 第三章 角接触球轴承的静态分析 25-42 3.1 角接触球轴承在轴向负荷下的Hertz 理论解 25-28 3.2 接触问题的ABAQUS 有限元仿真 28-35 3.2.1 对角接触球轴承模型的假设 28 3.2.2 角接触球轴承有限元简化模型的建立 28-35 3.3 有限元结果处理 35-41 3.4 本章小结 41-42 第四章 轴承内部结构参数及工况对性能的影响 42-54 4.1 ABAQUS/Standard 的使用 42-46 4.1.1 使用ABAQUS/Standard 需要注意的地方 42-45 4.1.2 ABAQUS/Explicit 和ABAQUS/Standard 的结果对比 45-46 4.2 轴承内部结构参数对性能的影响 46-50 4.2.1 沟曲率半径系数的影响 46-49 4.2.2 初始接触角的影响 49-50 4.3 轴向载荷的影响 50-53 4.4 本章小结 53-54 第五章 结论与展望 54-55 参考文献 55-58 发表论文和参加科研情况说明 58-59 致谢 59
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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 转动机件 > 轴承
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