论文摘要
随着生活质量的不断提高,对于轴承的要求不仅仅是寿命的问题,随着静音轴承等概念的提出,噪声问题逐渐成为轴承设计者需要关注的问题,降低噪声的方法虽然多种多样,但是要从根本上解决噪声问题,需要研究滚动轴承的动力学。通过动力学模型的仿真,可能替代一些昂贵的实验研究,从而制造出高性能的低噪声轴承。随着对轴承性能要求的日益提高,动力学研究必不可少,国外如NSK,FAG和SKF等公司都已经开发了内部使用的程序包为设计提供验证。目前国内关于滚动轴承多自由度动力学的研究尚不充分。第一章绪论首先介绍了噪声分析的发展,测量方法和影响噪声的若干因素,其次介绍了滚动轴承动力学研究的发展状况,在流体动力润滑发展较为完善的情况下,高速轴承中固体润滑保持架的发展以及影响其摩擦学性能的摩擦因数和磨损率的计算方法。第二章在前人的基础上,介绍了空间坐标变化方法,介绍了增量角的定义,以及用增量角描述的角速度和角加速度,此外还介绍了通常情况下轴承零件的运动微分方程的两种形式,即零件质心运动方程和零件的转动方程。在对模型思路的介绍中,介绍了一般运动微分矢量的形式。第三章介绍了通过空间坐标系建立的轴承零件的空间几何关系和相对运动,并在此基础上建立起球轴承的球与套圈、球与保持架、套圈与保持架间的六自由度或三自由度的碰撞模型,此外还介绍了圆柱滚子轴承的三自由度模型,并且在此基础上提出了关于一般滚子模型的建立方法,具体介绍了模型的建立步骤,对于碰撞大小的描述以及在建立模型过程中需要注意的问题。第四章介绍了球和圆柱滚子轴承的拟静力学计算方法以及计算流程,为后面动力学的分析提供了基础。第五章则介绍了模型计算使用到的如牛顿迭代法和龙格库塔—芬尔伯格法等数值计算方法以及描述碰撞力和几何关系的赫兹点接触和赫兹线接触的两种不同碰撞类型和简化形式。第六章介绍了可适用于球轴承和圆柱滚子轴承的拟静力学及动力学分析软件包BA,文中介绍了该程序包的使用方法,以及各个模块的作用,给出了整个程序的流程图以及各个模块间的接口关系。程序预置了用户可编程的扩展部分,为进一步的改进做准备。在通过对一定工况下的轴承案例的分析,说明了BA的分析能力。第七章是结论与展望,先介绍了对于程序性能分析的结论,然后提出了对于程序需要改进的地方以及今后的工作方向。最后附录提供了程序的参数说明以及程序的接口符号表。