角接觸軸承剛度計算研究_畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-10-05 10:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 論文） 第 7 頁 共 22 頁 式中 i 、 o、 j 下標(biāo) , 分別代表內(nèi)外圈和第 j個球?qū)τ谇蚺c內(nèi)外圈溝道的接觸 Dm 軸承中心圓直徑 α 球與內(nèi)外圈溝道接觸角 f 內(nèi)外圈溝道曲率系數(shù) Dw 球直徑 由圖 1 可知 , 球與內(nèi)外圈溝道接觸剛度的徑 向分量和軸向分量為 Krij = Kijcos2α ij (5) Kaij = Kijsin2α ij (6) Kroj = Kojcos2α oj (7) Kaoj = Kojsin2α oj (8) 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 共 22 頁 由圖 2 可知 , 軸承的徑向、軸向和角向剛度 Kr 、 Ka 、 Kθ 分別為 計算步驟 主軸軸承剛度的計算步驟為 : (1) 假設(shè)主軸軸承內(nèi)外套圈相對位移為 δ r 、 δ a和 θ 。 (2) 對所有球求解由力平衡和幾何位置相容方程組成的非線性方程組 , 得到所有球與內(nèi)外圈溝道接觸的載荷和接觸角。 (3) 得到所有球與內(nèi)外圈接觸的載荷和接觸角后 ,求解外加載荷力平衡的非線性方程組得到主軸軸承內(nèi)外圈相對位移 δ r 、 δ a 和 θ 。 (4) 得到主軸軸承內(nèi)外圈新的相對位置 δ r 、 δ a 、 θ 后重復(fù)步驟 (2) ～ (3) ,直到第 i 步的主軸軸承內(nèi)外圈相對位移 δ r 、 δ a 、 θ 值和第 i + 1 步的主軸軸承內(nèi)外圈相對位移 δ r、 δ a、 θ 小于給定的公差。 (5) 得到主軸軸承內(nèi)外套圈的相對位移 δ r 、 δ a 、 θ 后重復(fù)步驟 (2) , 得到平衡狀態(tài)下所有球與內(nèi)外圈接觸的載荷和接觸角。 (6) 由 (3) 、 (4) 式計算球與內(nèi)外圈接觸的法向接觸剛度。 (7) 由 (5) 、 (6) 、 (7) 和 (8) 式計算球與內(nèi)外圈接觸的徑向接觸剛度和軸向接觸剛度。 (8) 由 (9) 、 (10) 和 (11) 式計算主軸軸承的徑向剛度、軸向剛度和角向剛度 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 共 22 頁 實例計算和結(jié)果分析 以 B7005 高速精密角接觸球軸承為例進(jìn)行了計算。計算所需的 B7005 高速精密角接觸球軸承的參數(shù)和鋼球材料參數(shù)列于表 1。主軸軸承徑向、軸向和角剛度隨預(yù)緊載荷及旋轉(zhuǎn)速度的變化規(guī)律計算結(jié)果見圖 3～圖 8。內(nèi)外圈溝道曲率系數(shù)對主軸軸承徑向、軸向和角剛度的影響見圖 9～圖 14。由圖 圖 4 和圖 5 可以看出 ,定壓預(yù)緊狀態(tài)下 ,隨著旋轉(zhuǎn)速度提高 ,主軸軸承徑向剛度略有增加 ,而軸向剛度、角剛度迅速降低。旋轉(zhuǎn)速度提高 ,球的離心力迅速增加 ,球與外圈溝道 的接觸角變小 ,接觸載荷增加 ,使球與外圈溝道法向接觸剛度增加 ,徑向接觸剛度增加 ,但接觸角的減小使軸向剛度迅速減小。球與內(nèi)圈溝道接觸剛度幾乎沒有變化 ,對軸承剛度而言 ,球與內(nèi)外圈溝道接觸剛度是串聯(lián)的 ,因此 ,隨著旋轉(zhuǎn)速度的提高 ,主軸軸承徑向剛度略有增加 ,而軸向剛度、角剛度迅速降低。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 共 22 頁 由圖 6 、圖 7和圖 8可知 , 預(yù)緊載荷增加 , 主 軸承徑向剛度、軸向剛度和角剛度隨之增加。這是由于預(yù)載荷增加 , 不僅提高了球與內(nèi)外圈溝道的接觸角 ,而且提高了球與內(nèi)外圈溝道的接觸載荷 ,從而提高主軸軸承的徑向剛度、軸向剛度和角剛度。 由 圖 9～圖 14 可以看出 ,隨著內(nèi)外圈溝曲率系數(shù)的增加 ,主軸軸承徑向剛度、軸向剛度和角剛 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 共 22 頁 度隨之減小 ,這是由于溝道曲率系數(shù)的提高 ,增大了赫茲接觸變形量。但溝道曲率系數(shù)的變化對主軸軸承徑向剛度、軸向剛度和角剛度的影響很小 ,因此 ,選擇最佳溝道曲率系數(shù)時可以忽略對主軸軸承剛度的影響 ,主要從降低軸承的打滑和提高旋轉(zhuǎn)速度方面來考慮。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 共 22 頁 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 共 22 頁 結(jié)論 通過上述分析和計算 ,可以得到下列結(jié)論 : (1) 本文提出的主軸軸承剛度計算方法是正確的。 (2) 隨著旋轉(zhuǎn)速度的提高 ,主軸軸承徑向剛度略有增加 ,而軸向 剛度和角剛度迅速降低。 (3) 預(yù)緊載荷增加 , 主軸軸承徑向剛度、軸向剛度和角剛度隨之增加。 (4) 內(nèi)外圈溝道曲率系數(shù)增加 ,主軸軸承徑向剛度、軸向剛度和角剛度隨之減小 ,但影響很小。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 共 22 頁 (5) 最佳溝道曲率系數(shù)選擇可以忽略對主軸軸承剛度的影響 , 主要從降低軸承的打滑和提高旋轉(zhuǎn)速度方面來考慮。 以上的分析與計算為主軸單元的動力學(xué)分析 提供了基礎(chǔ)。
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