角接触球轴承结构参数优化与寿命预测研究

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1、硕士研究生学位论文摘要I摘要近年来，随着社会经济的不断发展，工程项目的规模也不断扩大，机械行业的竞争更加激烈，轴承作为机械设备中必不可少的基础元件，广泛应用在各个领域。为了提高轴承的性能，节约轴承产品的使用成本，本文以角接触球轴承为研究对象，围绕与角接触球轴承性能相关的结构参数与寿命预测展开了研究。首先，简述了角接触球轴承的常用形式，针对轴承使用过程中多种支承形式、多个传动部件的特点，建立了通用化的力学模型，推导了角接触球轴承径向载荷和轴向载荷计算的通用公式，简化了计算过程，提高了研究效率。其次，针对角接触球轴承的结构特点，分析了角接触球轴承的核心设计参数。针对于每种型号的角

2、接触球轴承，基于优化理论，以轴承的基本额定动载荷、基本额定静载荷和最小油膜厚度为目标函数，以角接触球轴承的核心设计参数为优化设计变量，建立了多目标优化的数学模型，使得角接触球轴承的综合性能最优。在核心参数优化的基础上，分别就不同参数对角接触球轴承性能影响的敏感性进行了研究，明确了对角接触球轴承性能影响较大的核心参数，为角接触球轴承的生产制造提供了指导。根据角接触球轴承在不同使用环境下的性能要求，对同一型号角接触球轴承的不同性能，在优化过程中选用不同的比例因子，并对优化的结果进行了对比和分析，明确了轴承各性能之间的关系。根据计算得到的轴承载荷和优化后的基本额定动载荷值，对轴承的

3、优化后的使用寿命进行了预测。最后，采用系统编程方法，实现了VB软件和MATLAB软件的串联，得到了实用性较好的人机交互式自动化设计系统，提高了设计开发效率。通过对角接触球轴承优化过程的分析以及自动化设计系统的实例验证，优化后的基本轴承性能得到了提高、使用寿命得到了延长，证明了角接触球轴承结构参数设计优化与寿命预测研究数学模型的可靠性。说明本文提出的角接触球轴承的结构参数设计方法是可行的，在缩短产品研发的周期、减低研发费用提高工作效率以及提高产品在市场上的竞争能力等方面发挥重要作用，对产品的设计起到有效地指导作用。关键词：角接触球轴承；载荷计算；参数优化；寿命预测；自动化系统；

4、II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractInrecentyears,withthecontinuousdevelopmentofsocialeconomy,thescaleoftheprojectisexpandingandmoreintensecompetitionexistsinthemachineryindustry.Thebearingistheessentialpartofthemechanicalequipment,anditiswidelyusedinvariousfields.Inordertoimprovethebe

5、aringperformanceandsavethecostofbearingproducts,takingangularcontactballbearingsastheresearchobject,itsstructuralparametersandservicelifeareinvestigated.Firstly,thecommonlyusedangularcontactballbearingwasdescribedinthisthesisbriefly..Consideringvarioussupportingformandthecharacteristicsofmu

6、ltipledrivingparts,thegeneralizedmechanicsmodelwasestablished.Thegeneralformulaforcalculatingtheradialandaxialloadsofangularcontactballbearingwasderived,whichsimplifiesthecalculationprocessandimprovetheanalysisefficiency.Secondly,basedontheoptimizationtheoryandangularcontactballbearingstruc

7、turecharacteristics,thekeydesignparametersofangularcontactballbearingwereanalyzed.Foreachtypeofangularcontactballbearing,amulti-objectiveoptimizationproblemisestablishedinwhichthebasicdynamicloadrating,thebasicstaticloadratingandtheminimumoilfilmthicknes