角接触球轴承刚度理论计算与实验

采用坐标变换方法建立角接触球轴承滚动体接触变形的几何关系,根据Hertz弹性体接触理论推导了角接触球轴承刚度的解析表达式。理论分析了预紧力、接触角等对轴承刚度的影响。研制了轴承刚度测试实验台,将理论分析与实验结果进行了对比,结果表明:理论计算方法与实验结果的相对误差在10%以内,能够满足工程计算的需要。     

定压预紧下角接触球轴承的动力学建模方法

针对定压预紧下的角接触球轴承在动态条件下的接触状态进行动力学建模.分析了定压预紧机理和受力特点,考虑了陀螺力和离心力的影响,基于Hertz接触理论,提出了一种角接触球轴承动态非线性模型的建模方法.通过对模型的数值迭代,确定了角接触轴承的动力学参数以及包括轴承内外圈在动态情况下的法向接触力、接触角、最大压应力、轴向位移、接触斑点和刚度值等动态接触参数集.设计了一个装有定压预紧轴承组的试验台,通过预紧力和转速调整,测量轴承在不同工况下内外圈的相对位移,与构建的模型进行了比对,验证了建模方法的正确性,为轴承生热量和疲劳寿命分析提供了理论依据.     

角接触球轴承热力学耦合模型与分析方法

接触球轴承运行时,其力学性能与热态特性之间存在高度耦合与交互,轴承热预紧力在这一过程中起着桥梁连接作用。在研究角接触球轴承非线性力学性能与热效应耦合机制的过程中,分析了结合面接触热阻、油气润滑及周边组件换热等边界条件对轴承热态特性的影响,提出了一种角接触球轴承热力学耦合分析方法,并基于多软件协同计算平台建立了轴承热力学耦合模型。在轴承实验平台上,借助热巡检仪,利用轴承套表面开设的测温工艺孔实施了温度实验,对轴承热力学耦合模型的仿真计算结果进行了验证。该模型可用于预测角接触球轴承在不同转速下热预紧力的变化规律,分析比较热预紧力对轴承运行刚度的影响。     

基于接触角变量传递分析方法的角接触球轴承动态特性求解

根据角接触球轴承高速运转时接触角的动态变化,系统地分析了求解高速动态特性的方程组。从求解动态特性的辅助方程出发进行了变量传递关系分析,发现各个方程组最终都是内外实际接触角的函数,从而提出了一种基于接触角求解域搜索的角接触球轴承动态特性计算方法,避免了传统的用Newton-Raphson方法迭代求解角接触球轴承动态特性过程的复杂性和迭代收敛问题,将求解非线性方程组转变为验证方程组。本文还给出了寻找接触角最优值的最小二乘判别准则,并通过算例说明了本算法的可行性。     

基于矩阵表达的高速角接触球轴承动态特性求解方法

三向联合受载的高速角接触球轴承广泛应用于航空航天、机床等领域,其动态特性的求解是研究轴承设计方法和计算转子系统特性的基础。在分析已有高速角接触球轴承动态计算方法的基础上,提出了根据滚动体高速运转时几何参数和力能参数的变化特征,将复杂的高速角接触球轴承动态方程组简化为两个首尾相连接的二力杆有限元模型的求解方法。并给出了刚度矩阵的具体形式和通过设定初始3个方向的受力求解矩阵组的过程。该方法改善了Newton-Raphson方法求解方程组参数耦合的复杂性。算例表明了该方法的计算结果与传统方法的一致性,可以替代传统的拟静力学方法。     

反向式行星滚柱丝杠承载分布及寿命分析

反向式行星滚柱丝杠是一种承载能力强,精度高、寿命长的直线传动机构。目前国内外对该机构的研究较少且不能综合分析不同承载条件下各结构参数对载荷分布及疲劳寿命的影响。因此,作者建立了其载荷分布、轴向变形和寿命的计算模型。在柱面坐标系中分别建立丝杠、滚柱和螺母的曲面方程;利用曲面啮合理论求出IPRS一个节距内滚柱分别与丝杠和螺母的啮合点;依据曲面方程和啮合点位置,利用赫兹接触理论建立啮合面接触变形的精确计算方式。根据赫兹变形、组件轴向变形及螺牙变形的几何关系建立载荷分布计算模型,并依据该模型得出特定参数下IPRS承载端的轴向变变形;依据求出的载荷分布、基于Lundberg-Palmgren方程建立寿命评估模型。将承载端轴向变形计算结果与实验数据对比,验证了该模型的准确性。针对关键参数于IPRS性能的影响进行分析,结果表明：载荷分布主要受螺牙数目、滚柱数目和螺旋角的影响,偏载率随着三者增加而增大;轴向刚度受滚柱数目、螺牙数目、螺旋角和螺母外径影响较大,其随滚柱数目和螺母外径的增大而增大,随螺牙数目和螺旋角的增大先增大后减小;接触疲劳寿命受滚柱数目、牙型半径、螺牙数目和接触角影响较大,其随着滚柱数目、牙型半径、螺牙数目的增大而增大,随着接触角的增大而减小。     

基于非赫兹接触理论下转体桥球铰磨心应力分布分析

以往转体桥球铰都是基于现行规范简化为平面来进行协调接触应力计算的,其计算结果虽然符合工程要求,但是精度并不高,尤其是球铰圆心处的应力误差比较大,基于非赫兹接触理论来进行球铰磨心二维及三维状态下接触应力的计算,并通过与实际测量结果及实际工程数据的比较,得出相对于现行规范的简化算法,非赫兹接触理论在计算球铰磨心接触应力方面更具优越性。     

不对中工况下双列角接触球轴承刚度特性分析

受安装技术影响,双列角接触球轴承安装过程中存在不对中情况,轴承刚度会受其影响。针对双列角接触球轴承,提出了一种含轴承不对中的双列角接触球轴承拟静力学模型,并进一步分析不对中分别与滚道曲率半径系数、间隙和预载荷等结构参数耦合时对刚度的影响。结果表明：随着不对中角度的增大,轴承的刚度逐渐减小;当不对中存在时,随着外滚道曲率半径系数增大,轴承的轴向刚度和角刚度逐渐减小,而径向刚度略有增大;轴承刚度随着内滚道曲率半径系数的增大而减小;随着轴向间隙的增大,轴承的轴向刚度和角刚度逐渐减小,径向刚度逐渐增大;随着径向间隙的增大,轴承的径向刚度和角刚度会有所减小,而同时轴向刚度略有增加;轴承刚度随着预载荷的增大而增加。     

薄壁角接触球轴承轴向刚度分析及其实验

针对薄壁角接触球轴承刚度分析中的多体接触协调变形的情况,以71718轴承为例进行了薄壁角接触球轴承的轴向刚度特性研究．根据单元大小对分析结果的影响确定合理的单元尺寸;利用所确定的单元尺寸建立71718轴承的三维有限元模型,并对其轴向刚度进行分析;搭建轴承轴向刚度测试平台,并利用该平台对71718的轴向刚度进行测试．实验结果与分析结果的对比可知,利用Hertz解析解计算时误差较大,利用有限元法得到的解与实际测试结果误差在10％以内．     

接触问题实体建模及有限元法仿真实现

：接触问题是摩擦学问题分析中重要的一部分，由于接触问题的非线性，使得工程分析研究较为困难。文中以球体静态接触为对象．建立模型并推导出赫兹接触应力、变形公式。通过利用有限元分析软件．采用点一面接触分析，对ANSYS有限元分析计算结果与推导公式计算的解进行比较．指出利用ANSYS求解实体表面接触问题是准确可靠的。研究结果表明，采用ANSYS有限元分析软件为分析摩擦学的表面接触问题提供了方法与途径。     

汽车轮胎与道路接触应力有限元分析

利用有限元软件的接触单元和非线性分析技术,建立汽车轮胎与道路接触的有限元分析模型,研究了在一定胎压、车身自重及一定水平加速度的作用下,轮胎与道路接触的应力及其应变分布情况.研究结果表明:轮胎接地部分接触应力最大,轮胎两侧位移呈对称分布,胎侧下端中部变形最为明显; 在轮胎周向,横向变形从轮胎接触部分向胎圈部位逐渐过渡,变形逐渐减小.     

全滑移下球形粗糙表面的弹塑性接触模型

为研究硬盘磁头和盘面的碰撞接触问题,提出了一种全滑移接触条件下,球形粗糙表面与理想刚性平面的弹塑性接触模型．通过数学建模与MATLAB仿真,分析了球形粗糙表面弹塑性接触状态下接触载荷、实际接触面积和法向接触分离、塑性指数之间的函数关系,并在不同塑性指数条件下,与理想光滑表面模型、CEB (Chang-Etsion-Bogy) 模型及全粘着条件下的CKE (Cohen-Kligerman-Etsion) 模型进行对比．结果表明:本模型在计算接触面积与接触载荷上比CEB模型及CKE模型更加准确．     

Contact黎曼结构的曲率张量

在Kaehlerian流形上,Bochner曲率张量是可积CR一结构的4阶非退化的伪保形不变量．证明了在Contact黎曼流形(M．η．g)上,Bochner型曲率张量是Gauge变换的不变量当且仅当对应的Contact—Riema—nian结构是可积的。     

直流电路触点分离初速度对分断的影响

分断电弧的燃弧时间和能量是触点分断过程研究的重要参数,应用自行设计的实验模型,在室温条件下,并在电阻性电路和电感性电路中,测量了金触点的电弧电压和电弧电流波形;运用非线性回归分析的方法,分析了触点分离初速度对触点分断的两具重要参数（液态金属桥存在时间和电弧燃弧时间）的影响;论证了天一定条件下提高触点分离初速度有利于电弧燃弧时间和能量的减少问题,这种影响在电阻性电路中更显著,该结果对于改善触点机构设计,提高触点分断性能具有参才价值。     

强夯法的动力接触分析

在强夯法加固地基机理的分析中,夯锤底部与地基表面的动接触应力计算是关键技术问题。采用动力接触有限元法分析强夯中夯锤对地基土的冲击碰撞过程,建立动接触力与速度之间的接触关系式。对一具体算例进行了强夯动力接触分析,得到了夯沉量及动接触力在强夯作用时间内的变化规律,为精确模拟分析强夯加固机理提供了有效途径。     

Loaded multi-tooth contact analysis and calculation for contact stress of face-gear drive with spur involute pinion

The analytical method based on "Hertz theory on normal contact of elastic solids" and the numerical method based on finite element method (FEM) calculating the contact stress of face-gear drive with spur involute pinion were introduced, and their relative errors are below 10%, except edge contact, which turns out that these two methods can compute contact stress of face-gear drive correctly and effectively. An agreement of the localized bearing contact stress is gotten for these two methods, making sure that the calculation results of FEM are reliable. The loaded meshing simulations of multi-tooth FEM model were developed, and the determination of the transmission error and the maximal load distribution factor of face-gear drive under torques were given. A formula for the maximal load distribution factor was proposed. By introducing the maximal load distribution factor in multi-tooth contact zone, a method for calculating the maximal contact stress in multi-tooth contact can be given. Compared to FEM, the results of these formulae are proved to be reliable, and the relative errors are below 10%.     

斜齿轮时变接触线改进算法及螺旋角对接触线影响

针对Chinmaya Kar和A.R.Mohanty采用的计算时变接触线算法存在计算条件的问题,根据啮合原理推导出通用公式,该公式突破了接触线长度计算受啮合面形状以及同时啮合的接触线条数限制,扩大了数值计算接触线的应用范围,并与国家标准计算值对比,误差皆在5%以内,该结果为齿轮的参数设计以及后续的齿面摩擦提供理论基础.利用该算法计算在改变螺旋角情况下斜齿轮在一个端面齿距内的时变接触线并分析其变化的规律,研究结果表明:初始时刻当L1(啮合起始时刻接触线上端距离啮合区右端最短距离)和端面齿距相等,且L2(啮合起始时刻接触线上端距离啮合区左端最短距离)和L4(啮合起始时刻接触线下端距离啮合区右端最短距离)相等时,整个接触线没有波动,齿轮运行最平稳.     

高阶密切滚动轴承

为了减少重载滚动轴承的接触应力,改善高速轴承的散热问题,避免张紧轮轴承的偏摆,将高阶密切方法应用到轴承设计之中。通过改变滚道形状,用高阶密切曲线代替圆弧形滚道,从而提高了轴承的接触强度,改善了散热,减少了晃动,提高了滚动轴承性能和使用寿命。研究表明,高阶密切方法用在轴承上是可行的。     

各向异性粗糙表面的接触性能研究

本文通过对Onions-Archard的理论接触模型进行扩展,研究了由指数衰减可分自相关函数和高斯高度分布函数模拟的各向异性粗糙弹性表面和光滑表面接触时的接触性能,将粗糙表面润滑效应研究中常用的表面模拟方法和粗糙表面接触性能研究的理论模型联系了起来。在单个微凸体接触参数计算中,引进了适当的近似公式,简化了不同椭圆比时的接触参数计算,计算结果表明,当椭圆比1/γ>1时,各向异性粗糙表面的接触载荷,接触面积和平均接触压力均小于各向同性粗糙表面的值。