航空轴承非圆滚道的预变形加工技术

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在航空发动机高速主轴滚子轴承中，如果滚子受到的摩擦力不够，滚子与滚道之间会产生显著相对滑动而很快失效，为了克服这类严重的失效形式，将轴承外圈滚道设计成非圆的波瓣形，人为增加非承载区的预紧力以增加摩擦力。非圆滚道预紧力计算可以借鉴滚子轴承的计算公式，但非圆滚道的加工还是个难题，本文在有限元分析基础上，提出了三瓣波非圆滚道的一种新型加工方法一预变形加工，并进行了详细的理论计算和加工试验。研究了预变形加工方法的原理，比较了预变形加工与数控磨削加工的优缺点。利用ANSYS建立外圈预变形

2、加工的有限元模型，研究了外圈毛坯在受理论轮廓为预位移时的变形及支反力情况，对变形和支反力进行综合分析。计算了外圈毛坯在三点、九点圆周均布位置上施加预位移载荷以后的滚道变形，分析了它的圆度、高低点差值，并且与理论轮廓的重合程度进行了比较，发现九点预位移外圈毛坯滚道轮廓与理论轮廓重合度较好，但高低点差值偏小，对九点预位移进行了改进，最后设计出了三弧段模具。为了研究外圈毛坯与模具的实际装配情况，对外圈毛坯压入模具的整个过程进行了动态仿真，考察模具及外圈毛坯装配后的变形、滚道轮廓、接触应力。同时分析了预变形加工精度的可

3、能影响因素，并详细计算了磨削力位置变换对外圈预变形加工精度的影响。最后加工了三弧段模具，并利用三弧段模具进行了多组外圈毛坯的预变形加工试验，测量了预变形加工前后外圈轮廓的精度指标，并将测量结果与仿真计算结果进行了对比分析，分析结果证明三弧段模具在预变形加工中取得了很好的效果。现在加工出的轴承外圈己经与其它轴承部件进行组装，用于航空发动机试验当中。关键词模具:高速轴承;非圆滚道;预变形加工哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractIfthefrictionforceisnotbigenoughintherol

4、lerbearingsofthehigh-speedaeroengines,slippagewillbegeneratedbetweentherollerandtheinnerracewayanditwillleadtobearingseizureandseveredamageabruptly.Inordertoavoidthisseverefailuremode,pedal-likewaveformouterringracewayisdesigned.Frictionforceisaddedbecauseof

5、increasingman-madepreloadinnon-loaded-area.Thoughthepreloadcalculationonnoncircularinnerracewaycanbemadeaccordingtotheformulaofrollerbearings,itsmachiningisstillaproblem.OnthebasisofthefiniteelementanalysisbyANSYS,thispaperputsforwardanewwayofmachiningthree-

6、pedal-likewaveformnoncircularouterraceway-pre-deformationmachining,anddetailedcalculationtheoryandprocessingtestsaregiven.Thispaperinvestigatedtheprincipleofpre-deformationmachiningandcomparedtheadvantageanddisadvantagebetweenpre-deformationmachiningandnumer

7、icalcontrolgrinding.Finiteelementanalysismodelofthepre-deformationracewasbuiltwiththehelpofANSYS,thedeformationandthereverseforceofballraceundertheconditionoftheorycontourpre-displacementwereresearched,syntheticallyanalysiswasalsopresented.Thedeformationofin

8、nerracewaywhichoccurswhenthepre-displacementisloadedonthetrisectionandone-thirdtrisectionpositionontheunprocessedbearingracewassyntheticallyanalyzed.Theroundnessofthebearingraceandthedisplacemen