转台轴系轴承刚度矩阵的理论推导与数值计算.pdf

《转台轴系轴承刚度矩阵的理论推导与数值计算.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第35卷第3期哈尔滨工业大学学报VOI.35NO.32003年3月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYMar.，2003转台轴系轴承刚度矩阵的理论推导与数值计算谢涛，刘品宽，陈在礼（哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001）摘要：为提高三轴飞行模拟转台的动态性能及机械精度，对转台轴系的支撑轴承进行了研究.根据滚动轴承的几何学、运动学的基本原理和赫兹接触理论，建立了轴承刚度精确的数学模型，推导出了轴承完整的刚度矩阵的解析公式.研究了轴承受载、变形位移的数值计算方法.根据理论模型编制了轴承刚度的计算软件，

2、为转台轴系有限元分析中边界条件的处理提供了依据.关键词：角接触轴承；刚度矩阵；轴系中图分类号：TH133.33文献标识码：A文章编号：0367-6234（2003）04-0329-05Theoreticalanalysisandnumericalestimationofstiffnessmatrixofangularcontactballbearinginaspindle-bearingsystemXIETaO，LIUPin-kuan，CHENZai-Ii（SchOOIOfMechanicaIandEIectricaIEngineering，Har

3、binInstituteOfTechnOIOgy，Harbin150001，China）Abstract：InOrdertOstudytheanguIarcOntactbaIIbearingOfthetesttabIe’sspindIe-bearingsystem，apre-cisiOnmathematicaImOdeIOfstiffnessmatrixwasestabIishedbyusingthetheOryOfgeOmetryandkinematicsOfrOIIingeIementbearingandhertziancOntactstres

4、s，andacOmprehensivebearingstiffnessmatrixwasprO-pOsed.ThenumericaIarithmetictOestimatethedefIectiOnscOrrespOndingtOtheIOadsappIiedtOthebearingisaIsOdiscussed.ThecaIcuIatingsOftwareusedtOsOIvethestiffnessmatrixOfbearingwasdeveIOpedfrOmthetheOreticaImOdeI.ThestudyprOvidesbasesfO

5、rbOundarycOnditiOnprOcessingthrOughfiniteeIementanaIysisOfthespindIe-bearingsystem.Keywords：anguIarcOntactbaIIbearing；stiffnessmatrix；spindIe-bearingsystem转动轴系是三轴飞行模拟转台的关键部件和的弯曲变形对轴承的受力有直接的影响.笔者研主体部件，直接影响转台的动态性能和机械精度，究与推导刚度矩阵!b的非对角线上的元素，就充通常情况下，每个转台轴系包括主轴、轴承、框架分体现轴和轴承座之间的弯曲变形的

6、耦合作用.和相应的紧固件.主轴组件的性能很大程度上取对滚动轴承进行理论建模和实验研究是一个决于所支撑轴承的刚度.轴承的支撑刚度对转台很复杂的过程，国内外研究者一般都是将轴承当系统的动力学特征有重要的影响.它影响到转台成具有恒定的刚度系数Kb（rr径向）和Kb（zz轴向）轴系的固有频率和频响.因此，准确地建立轴承［1，2，3］的弹簧，给出Kbrr和Kbzz刚度系数表达式，这刚度矩阵模型，将有利于提高轴系动态和静态分些推导忽视了径向间隙和平均轴承所受的外力在析精度.轴承内部的分布，而是简单的将轴承内部载荷分目前，对主轴轴系的动态模型的研究总是把［4］布

7、角!当成180的常数.White重新研究了轴轴承当成是主轴的理想约束边界.即具有单纯的承刚度计算公式，考虑了径向间隙和轴承的内部平移刚度的边界元，但在实际情况下，轴与轴承座载荷分布角的影响的.文献［5，6］研究都忽视了［7］轴向和径向的交叉耦合的影响.Rajab考虑了收稿日期：2002-01-15.作者简介：谢涛（1965-），男，副教授；交叉柔度的影响，重新推导了轴承刚度计算公式，陈在礼（1935-），男，教授，博士生导师.在轴承刚度矩阵中增加了Kbr"和Kb""两项，但推·330·哈尔滨工业大学学报第35卷导中没有考虑轴向力Fbz和耦合的贡献.

8、况下，轴承受载时，各个滚动体的受载大小和变形为了精确建立轴承的刚度矩阵，本文根据轴量都是各不相同的，计第个滚动体的受载大小