形位误差对角接触球轴承动态特性的影响规律研究

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1、学校代号10532学号S12021102分类号TH133密级公开硕士学位论文形位误差对角接触球轴承动态特性的影响规律研究学位申请人姓名周阳培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称熊万里教授学科专业机械工程研究方向高速主轴轴承动力学论文提交日期2015年5月11日学校代号：10532学号：S12021102密级：公开湖南大学硕士学位论文形位误差对角接触球轴承动态特性的影响规律研究学位申请人姓名：周阳导师姓名及职称：熊万里教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2015年5月11日论文答辩日期：2015年5月21日答辩委员会主席：周志雄教授In

2、fluenceofshapeandpositionerrorsondynamiccharacteristicsofangualrcontactballbearingsbyZHOUYangB.E.(HunanUniversityofTechnology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySuperviso

3、rProfessorXIONGWanliMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中持别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：司曰期：之。１５年６月７曰ｊ巧Ｉ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，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版

4、，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ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［＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于。１．保密口，在年解密后适用本授权书＿＿＿２．不保密材。＂＂／（请在上相应方框内打、）０＾作者签名：周Ｐ日曰期：ＪＩ５年月７曰导师签名曰期：衣年月日＾形位误差对角接触球轴承动态特性的影响规律研究摘要角接触球轴承以其高转速、高精度和高刚度等优点，广泛地应用于机床主轴、航空发动机等转子系统。实际工程中，由于加工和装配误差以及运行环境的影响，轴承的几何要素总是不同

5、程度地存在着形位误差。形位误差若超过一定限度，会严重影响轴承的精度、刚度和寿命，甚至造成轴承卡死抱轴等事故。虽然现有的针对轴承形位误差的研究已经得出了定性的结论，但工程上仍缺乏能精确分析形位误差对轴承动态特性影响规律的定量研究方法，所以有必要对此展开更深入的研究。本文分析了计入形位误差影响的角接触球轴承变形几何关系，根据能量平衡导出了滚动体姿态角的计算公式，建立了不依赖于套圈滚道控制理论的角接触球轴承拟静力学分析模型。运用Newton法与Broyden法相结合的算法处理非线性方程组，对模型进行了求解。在此基础上，研究揭示了套圈滚道圆度误差、套圈之间的偏心与倾斜对角

6、接触球轴承接触角、滚动体公转转速、旋滚比、接触应力、刚度的影响规律，着重分析了不同工况下这些形位误差对轴承跳动和寿命的影响规律，并从控制轴承跳动的角度提出了套圈滚道圆度误差的允许范围，从保障轴承寿命的角度分别提出了套圈偏心量和套圈倾斜角的允许范围。基于MATLAB开发了角接触球轴承复合工况下性能分析软件，实现了对形位误差影响下角接触球轴承动态特性的定量计算。通过典型计算实例，比较分析了所编软件的计算结果与基于套圈滚道控制理论的计算结果。研究表明：本文方法克服了套圈滚道控制理论无法同时反映滚动体相对于内、外圈滚道自旋运动的不足，计算结果更为合理。搭建了角接触球轴承电

7、主轴实验台，根据脉冲锤击法测试了实验电主轴转子系统的固有频率。依次计算了主轴用角接触球轴承的径向刚度与转子系统的固有频率。固有频率的理论计算结果与实验测试结果基本吻合，间接证明了本文角接触球轴承分析方法的正确性。本文所做工作为角接触球轴承以及与之配合的轴、轴承座形位公差的制定提供了理论依据。关键词：角接触球轴承；形位误差；拟静力学；动态特性II硕士学位论文AbstractAngularcontactballbearinghasbeenwidelyusedinmachinetoolspindlesandaeroenginesduetoitshighspeed,hig

8、hprec