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考虑安装误差的角接触球轴承的可控性分析

作　者: 伍希志
导　师: 林彬
学　校: 天津大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 角接触轴承 载荷分布 模态分析 谐响应分析 安装误差分析
分类号: TH133.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本课题主要为了解决一个精密机构的振动问题,这种振动影响了机构的工作性能。该机构由带轮齿的曲板、齿轮、轴承及其他配合件组成。曲板由齿轮带动而绕自身圆心做往返运动,曲板的径向位移由六对角接触轴承固定,侧向位移由四个深沟球轴承固定。机构振动产生的原因可能有以下一些:轴承安装误差、齿轮安装误差、电机输出以及它们之间的相互激励等。本文主要解决轴承安装误差带来的问题。由于轴承存在安装误差,曲板对轴承就会作用有一定的力和力矩,这些力和力矩就会影响轴承的载荷分布,而轴承载荷分布是影响轴承动态性能的主要因素,因此本文的基础内容是轴承载荷分布。本文的主要内容可以分为三部分:首先,进行静力学分析,研究轴承载荷分布。本文分别给出了无力矩轴承的可控定义1和有力矩轴承的可控定义2,与此对应的定义了可控准则1和可控准则2。在此基础上,分析了轴向预紧力对无力矩轴承和有力矩轴承的载荷分布的影响,推导出在轴承可控条件下,轴向预紧力与径向力、力矩的函数关系式。其次,进行轴承动力学分析。分析了轴向预紧力、径向力对轴承模态的影响;进行谐响应分析;进行模拟瞬态分析。结论总结如下:这些力对滚动体的局部模态的影响最大,对低阶模态比对高阶模态的影响大;轴向预紧力与径向力之比越大,频率曲线的越平稳;轴向预紧力能使轴承径向振幅变小;增加轴向预紧力将使外圈在旋转时的径向振幅减小。最后,进行安装误差分析,即应用前两部分的理论研究来解决本课题中的问题。这部分内容应用弹簧等效轴承来简化模型;分析各种安装误差对轴承受力的影响及确定轴承对的最佳安装形式;求解安装误差与轴承受力的关系,并从而得出在轴承可控下,轴向预紧力与安装误差的关系。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-15
  1.1 引言  8-9
  1.2 滚动轴承力学模型分析的基础理论  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-12
    1.3.1 轴承载荷分布  10-11
    1.3.2 轴承刚度  11
    1.3.3 轴承的振动分析  11-12
  1.4 课题研究背景与研究内容  12-15
    1.4.1 课题研究背景  12-14
    1.4.2 课题的研究内容  14-15
第二章 轴承的可控性分析  15-47
  2.1 引言  15
  2.2 滚动轴承的几个概念  15-17
    2.2.1 密合度及沟曲率半径系数  15-16
    2.2.2 主曲率及曲率函数  16-17
    2.2.3 轴承预紧  17
  2.3 有限元接触分析介绍  17-19
    2.3.1 接触问题概述  17-18
    2.3.2 接触单元分类  18-19
  2.4 轴承模型的建立  19-21
    2.4.1 几何模型的建立  19
    2.4.2 模型的网格划分  19-21
  2.5 无力矩的轴承可控性  21-32
    2.5.1 理论基础  21-23
    2.5.2 无力矩轴承的载荷分布  23-30
    2.5.3 当轴承可控时，轴向力与径向力的关系  30-32
  2.6 有力矩轴承的可控性  32-46
    2.6.1 理论分析  32-35
    2.6.2 纯力矩轴承的载荷分布  35-42
    2.6.3 复合力轴承的可控性  42-46
  2.7 本章小节  46-47
第三章 轴承动态分析  47-68
  3.1 引言  47
  3.2 轴承模态分析  47-62
    3.2.1 模态分析的理论基础  47-48
    3.2.2 预应力对模态的影响  48-49
    3.2.3 轴向力对模态的影响  49-54
    3.2.4 径向力对轴承模态的影响  54-58
    3.2.5 轴向力和径向力共同对轴承模态的影响  58-62
  3.3 轴承的谐响应分析  62-65
    3.3.1 固定轴向力的谐响应分析  62-64
    3.3.2 轴向力对幅值的影响  64-65
  3.4 模拟瞬态分析  65-66
  3.5 本章小节  66-68
第四章 安装误差分析  68-77
  4.1 引言  68
  4.2 轴承径向刚度  68-69
  4.3 误差类型确定  69-73
    4.3.1 模型的建立  69-70
    4.3.2 安装误差影响分析  70-72
    4.3.3 Y 方向误差形式确定  72-73
  4.4 综合误差与轴承受力关系  73-76
    4.4.1 误差范围的确定  73-74
    4.4.2 安装误差与轴承受力关系  74-75
    4.4.3 轴承预紧力与安装误差的关系  75-76
  4.5 小结  76-77
第五章 结论与展望  77-79
  5.1 本文结论  77
  5.2 展望  77-79
参考文献  79-82
致谢  82

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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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