角接触球轴承结合部动力学建模方法研究

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1、分类号学号M2013705710学校代码10487密级0硕士学位论文角接触球轴承结合部动力学建模方法研究学位申请人：郑溢学科专业：机械工程指导教师：毛宽民教授答辩日期：2015年5月18日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonDynamicModelingMethodofAngularContactBallBearingJointCandidate:ZhengYiMajor

2、:MechanicalEngineeringSupervisor:Prof.MaoKuanminHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay18th,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本

3、人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要主轴-轴承系统是机床中的重要部件，它的动态性能将直接影响整

4、个机床的性能，在对主轴-轴承系统进行研究时，有必要先对轴承结合部进行准确地动力学建模。本文以自行设计的主轴箱试件为研究对象，建立了包含轴承结合部的主轴箱有限元模型，并对主轴箱进行了模态锤击试验；以试验结果为目标，识别出结合部的刚度值并修正有限元模型，从而验证了轴承结合部动力学建模方法的有效性基于Hertz点接触理论，给出了球轴承单个滚动体的接触刚度计算公式，将每个滚动体等效为弹簧单元以模拟轴承结合部，弹簧单元刚度由给出的公式计算获得，从而建立了主轴箱的初始有限元模型并对其进行正则模态分析。对主轴箱试件进行模态锤击试验，获取试

5、验模态参数，通过比较固有频率和模态振型对初始有限元模型进行验证，在此基础上提出了参数识别和模型修正的问题。根据模型修正理论，利用NASTRAN灵敏度分析和优化模块，修正了有限元模型，识别出轴承结合部的刚度值。以试验模态频率和振型为目标，与修正后的有限元模型进行比较，比较结果均满足工程实际的需要，从而验证了文中所提建模方法的准确性，最后对建模方法的通用性进行了简单的研究和初步的验证。关键词：轴承结合部，动力学模型，模型修正，模态试验IAbstractSpindle-bearingsystemisoneoftheimportan

6、tcomponentsinmachinetool，anditsdynamicperformancecanaffectmachinetooldirectly，theresearchonSpindle-bearingsystemmustbeconductedonthefoundationofaaccuratedynamicmodelofbearingjoint.Inthispaper，theauthordesignedaspindleboxtobetheresearchobject,andbuiltthefiniteelemen

7、tmodeloftheboxwhichcontainedthebearingjoint,modeltestonthespindleboxwasperformedatthesametime;accordingtotheresults,thestiffnessofbearingjointwasidentifiedtooptimizethemodel,verifyingthevalidityofthemethod.BasedonthepointcontacttheoryproposedbyHertz,formulaswhichde

8、scribethecontactstiffnessofsinglerollingballinbearingwerededuced，eachballwasregardedasspringunittosimulatethebearingjoint,andstiffnessoftheunitwa