多轴承支撑轴系的精确变形计算研究.pdf

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1、第35卷第3期兵工学报VoI．35NO．32014年3月ACTAARMAMENTARIIMar．2O14多轴承支撑轴系的精确变形计算研究刘越，周广明，张祖智，杜万里，马贵叶(中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室，北京100072)摘要：针对传动系统中典型的多轴承支撑轴系结构，提出了轴和轴承刚度耦合建模方法以及轴系结构精确变形迭代求解方法。基于轴承几何学、接触力学理论，采用Newton—Raphson算法实现轴承接触应力和变形计算、轴承内部载荷分配计算、轴承滚动体力学平衡方程组的求解，建立轴承刚度矩阵。实现轴承与Timoshenko梁的刚度耦合，形成轴系刚度矩阵，并通过松弛迭代法求解稀疏刚度

2、矩阵。改变轴承刚度矩阵完成迭代过程，获得系统的精确变形。通过算例，验证了该计算方法收敛快、对初值要求低，计算精度较高。关键词：固体力学；矩阵位移法；Timoshenko梁；轴承刚度；SSOR迭代法；Newton．Raphson算法中图分类号：TP391文献标志码：A文章编号：1000-1093(2014)03—0305-07DOI：10．3969／i．issn．1000—1093．2014．03．003AccurateCalculationforDeformationofMulti-bearingShaftingSystemLIUYue，ZHOUGuang—ming，ZHANGZu—zhi

3、，DUWan-li，MAGui—ye(ScienceandTechnologyonVehicleTransmissionLaboratory，ChinaNorthVehicleResearchInstitute，Beijing100072，China)Abstract：Anewmodelingmethodofshaft—bearingstiffnesscouplingandaniterativemethodforcalculat-ingthedeformationofmulti-bearingshaftingsystemarepresentedforthetypicalcomplexmul

4、ti··bearingshaftingsystemusedindrivingsystem．ThebearingstiffnessmatrixiscreatedbyNewton—Raphsonmethodthroughthefollowingsteps：calculationofcontactstressanddeformation，calculationofinternalloaddis—tribution，andsolutionofrollingelementsmechanicsequilibriumequations，whichisbasedonthetheoryofbearingge

5、ometryandcontactmechanics．TheshaftingsystemstiffnessmatrixisconstructedbyCOU—plingtheTimoshenkobeamandbearings．Thedeformationofsystemcanbesolvedbyiterativematrixdis-placementmethodofvariablebearingstiffness，whichisappliedtoSSORiterativematrix．Itisproventhatthemethodhasbetterconvergence，lowerdemand

6、toinitialdata，andhigheraccuracy，whichismoreconvenienttouseforengineeringdesign．Keywords：solidmechanics；matrixdisplacementmethod；Timoshenkobeam；bearingstiffness；SSORiterativematrix；Newton．Raphsonmethod和齿轮疲劳寿命的基础，对轮齿齿面精细化设计具O引言有重要意义。获取轴和轴承精确的变形量，是正确预测轴承传统计算变形量的方法将轴承作为刚性支撑收稿日期：2013-09-08基金项目：国防科技工业技术

7、基础科研项目(2009b2542134)；车辆传动重点实验室基金项目(9140C340103120C34124)作者简介：刘越(1986一)，男，工程师。E—mail：liuyuel620@sina．tom306兵工学报第35卷点，根据受力平衡条件、虚位移原理等建立方程组，考虑剪切变形影响后，Timoshenko梁的应变能求解轴承的支撑反力和变形。这种方法虽然简便，方程为却无法得到轴承的准确受力情况，也就无法计算轴U=U