高速客车轴箱轴承的偏载分析及轴承滚子非对称修形

通过对铁路高速客车轴箱轴承在偏载下滚动体与内外圈的接触应力和位移等所进行的有效元分析，提出了滚子非对称修形新概念。有限元分析结果表明，由于轴向载荷的影响，滚动体与内外圈的接触应力和位移等沿滚动体轴线的分布发生偏移，传统的对称修形虽然可以避免滚动体两端的边界应力集中，但无法克服“偏载效应”。为了同时避免所谓的“边缘效应”和克服“偏载效应”，必须根据偏载下滚动体与内外圈的接触应力或位移的偏移分布规律对滚子进行相应的非对称母线修形，从而使非对称修形滚子轴承有更高的可靠性和使用寿命。     

圆柱滚子轴承滚动体修形技术的研究

分析了传统的滚动体修形的特点，提出了新的修形方法，根据新方法获得了新的修形曲线。有限元分析表明，新的修形曲线与对数曲线一样，可以避免滚于两端的边界应力集中。用新的修形方法还可以对滚于进行非对称修形，从而克服了对称修形无法避免的由偏载产生的“偏载效应”。     

重卡轮毂轴承中滚子轮廓曲线的不对称修形

针对重卡轮毂轴承运行在偏载工况下所引起的偏载效应,提出了一种新的滚子轮廓曲线凸度不对称修形的设计方法.利用该方法对重卡轮毂轴承33022的滚子轮廓曲线凸度进行设计,分析了滚子轮廓曲线凸度与接触应力之间的关系.结果表明,当凸度量zm=0.009~0.006mm时,不对称修行设计方法既避免了边缘效应,又能有效地缓解偏载效应的影响,从而提高了重卡轮毂轴承的承载能力和疲劳寿命.     

铁路提速客车轴承滚子母线非对称修形研究

通过对铁路提速客车轴接触应力有限元计算分析说明，当客车轴承有轴向偏载荷时，轴承滚子对称修形无法克服偏栽效应，必须根据偏栽时滚子与内外圈接触应力或位移的偏移规律对滚子母线进行非对称修形，才能使轴承有可靠的使用寿命。     

交叉圆柱滚子转盘轴承的滚子偏载分析及修形

针对联合载荷作用下交叉圆柱滚子转盘轴承的滚子与滚道之间接触应力分布的"偏载效应"和"边缘效应"问题,提出在轴承游隙合理取值的前提下,通过对滚子的修形设计来改善滚子滚道接触状况的有效方法。对轴承的整体力学系统进行建模和求解计算,采用有限长线接触理论研究轴承游隙对滚子偏载的影响。在合理轴承游隙下,研究滚子在不同凸度量时滚子与滚道之间的接触应力分布情况。研究结果表明:滚子偏载后接触应力沿接触线呈现不对称分布,重载端压力增大而轻载端压力减小,并且这一趋势随着轴承游隙值的增大而趋于显著。通过对滚子的适当修形可以改善"偏载效应",并消除"边缘效应"。滚子的凸度量越大,效果越显著,但滚子载荷有向滚子中部集中的趋势。在综合考虑这些影响的基础上确定出联合载荷作用下的交叉圆柱滚子转盘轴承的滚子最佳修形参数。     

汽车变速器齿轮偏载点蚀失效分析及优化设计

齿轮是汽车变速器核心动力传动部件,齿轮的正确啮合与否直接关系到变速器的工作性能。本文以某乘用车变速器为研究对象,针对变速器在疲劳寿命试验中出现的偏载点蚀问题,采用试验分析方法与应用MASTA软件和有限元仿真分析相结合的方法,分析齿轮偏载点蚀失效原因,并根据分析结果优化齿轮微观修形参数以解决齿轮偏载点蚀失效问题。本文通过这种方法分析出变速器系统变形和齿轮轴向窜动造成齿轮偏载点蚀失效,通过优化齿轮微观修形参数可以解决齿轮偏载点蚀失效问题。     

基于神经网络优化的正交试验内齿轮齿面偏载矫正研究

为解决盾构机大型内啮合齿轮工作时由轴偏角造成的齿面偏载问题，给出了综合修形齿面的齿面方程，提出了采用神经网络联合正交试验的方法对齿面修形参数进行筛选预测。该种方法不再将齿廓修形和螺旋线修形看作相互独立的调整方法，能够将齿面偏载转变为均匀分布在齿面上的载荷。通过有限元方法对修形后的齿轮进行接触分析发现，该方法能够有效降低因轴偏角造成的齿面局部应力，并减小了传动误差；可以一次性找到较优的齿面修形参数值，避免了对大型盾构机内啮合齿轮进行啮合试验成本过高等问题。     

利用FFT和共轭梯度法求解偏载滚子副的接触应力

根据弹性接触理论,引入弹性趋近量变化函数,将偏载工况下的接触问题转化为一个线性补余问题,同时建立力和力矩平衡方程,利用共轭梯度法求解了接触应力,其中,弹性变形计算部分利用FFT求解。通过分析不同工况参数对接触应力分布的影响:发现随着偏载角或滚子载荷的增大,最大接触应力、偏载效应以及力矩均增大;偏载角增大,偏距呈线性关系增大,滚子载荷增加,偏距呈双曲线分布减小;比较偏载工况下相交圆弧修形滚子、相切圆弧修形滚子以及对数母线滚子的接触应力分布,可知对数母线滚子的抗偏载能力最强。计算结果显示目前该方法具有高效的计算速度和收敛性。     

渐开线直齿锥齿轮等距修形正交优化设计

针对直齿锥齿轮在工作中的啮合干涉冲击和"端啮"现象,提出正交设计的思想对齿轮进行等距修形的优化研究,并介绍等距修形原理及工艺。为优化修形效果,找出等距修形量、修形高度及修形位置这3个最影响修形效果的要素,对各个要素各选取3个水平进行正交试验设计,并通过SolidWorks建立精确的齿轮三维实体模型,利用ANSYS/LS-DYNA进行齿轮动态接触有限元分析,确定各个因素对等距修形效果影响的重要程度,进而获得最优等距修形参数。通过仿真分析,说明优化后的等距修形不仅能有效降低齿轮啮合干涉、冲击及振动,还可以消除"边缘效应",均化齿向分布载荷,提高了齿轮的承载能力,具有齿廓和齿向同时修形的综合修形效果,对于完善直齿锥齿轮等距修形理论具有参考价值。     

偏载工况下修形圆柱滚子轴承接触应力与承载能力分析*

以NJ2205型压缩机用圆柱滚子轴承为分析对象,针对偏载工况下滚子与滚道之间应力分布出现"边缘效应"和"偏载效应"的问题,利用Romax软件对滚子进行修形,分析径向载荷作用下不同偏载系数对接触应力分布特性的影响,确定最佳偏载系数及相应的承载区间。结果表明:滚子偏载后接触应力沿接触线呈非对称分布,最大接触应力向重载端偏移,滚子有效承载长度减小,致使滚子重载区域接触应力远远高于轻载端;偏载作用下滚子与滚道接触应力随着径向载荷的增幅明显大于正载;随着偏载系数的增大,偏载效应得到显著改善,应力分布趋于均匀,但偏载系数增大会导致应力峰值向滚子中部集中;在特定工况下存在一个最优的偏载系数,使得滚子获得最优承载能力,且接触应力降低,疲劳寿命显著提高。     

圆柱滚子结构有限元分析及优化

在圆柱滚子轴承中由于空心滚动体可以吸收振动、避免发生边缘应力集中以及降低高速转动时的离心力,因此,对圆柱滚子轴承的滚动体空心进行了优化分析,建立了空心滚动体的参数化模型,在ANSYS软件中进行有限元结果分析,得到滚子的位移、应力变化分布图。应用ANSYS优化分析模块,对滚子几何尺寸进行了优化,得到了以质量最轻为目标,以满足强度、刚度条件的空心滚动体的尺寸。     

空心圆柱滚子与滚道接触应力及位移分析

根据接触力学理论，用有限元方法对空心滚子轴承受载后的应力、位移和接触等情况进行了全面分析，结果表明，设计合理的空心滚子可以降低轴承的等效应力，然而，降低应力的效果与轴承所受载荷的大小有关；空心滚子轴承与实心滚子轴承同样不可避免地存在等效应力的“边缘效应”，因而，有必要通过其他设计方法来避免或降低这种等效应力的“边缘效应”，进一步提高轴承的承载能力和疲劳寿命。     

航空发动机主轴圆柱滚子轴承弹流动态性能仿真

基于现代弹流理论和弹性力学理论建立了圆柱滚子轴承等温稳态、非等温时变及其接触面粗糙的热弹流分析模型和应力分析模型,用数值分析方法对模型进行了求解,并对圆柱滚子轴承弹流动态性能和滚动体接触应力进行了仿真。仿真结果表明,轴承速度、载荷、粗糙度是影响轴承弹流性能的主要因素;在不考虑其它因素情况下,接触区内中部的接触应力最高。     

基于热-应力耦合的高速圆柱滚子轴承凸度值分析

考虑到圆柱滚子轴承在运转过程中温升对轴承性能的影响,基于滚动轴承动力学理论、摩擦学原理和热分析理论,利用ANSYS建立了圆柱滚子轴承热-应力耦合有限元分析模型,分析了对数修形滚子的凸度值对轴承温升和接触应力的影响以及径向载荷和转速对最优凸度值的影响。结果表明:滚子最高温度随凸度值增大而增大,最大接触应力随凸度值的增大先减小后增大;考虑耦合时轴承零件的接触应力大于未考虑耦合时的接触应力;考虑耦合时滚子最优凸度值随径向载荷和转速的增大而增大,未考虑耦合时滚子最优凸度值随径向载荷增大而增大,但不随转速增大而变化。     

高刚度轧机重载滚子轴承低寿命问题的研究

对当前在国内推广使用的高刚度轧机重载滚子轴承低寿命问题，通过理论及现场测试分析指出，其原因在于轧机轴承座在原理和机构方面不具有自位性能。自位性能失效，导致重载滚子轴承和轧辊轴向调节机构严重偏载运转，异常损坏。     

Radioisotope Techniques Applied to the Investigation of Surface Contact in Rolling Element Bearings

A radiotracer method of investigation was developed to study metallic contact phenomena in rolling contacts. It consists of activating one rolling element and running it against inactive parts onto Which active material is deposited during operation. The transferred activity is Quantitatively determined by calibrated autoradiography. Exploratory tests on cylindrical roller bearings show the location of high pressure areas in the contacts in agreement with elasticity theory. The tests performed so far do not permit the definite determination that the deposited activity is transferred by micro-welding in direct metallic contact. (The possibility exists that it is deposited out of contaminated lubricant.) A simple modification of the method is outlined to overcome this ambiguity.     

基于ANSYS的四列圆柱滚子轴承接触应力和刚度分析

对四列圆柱滚子轴承的接触应力、变形以及径向刚度进行了研究.建立了四列圆柱滚子轴承的有限元三维模型,基于ANSYS和Hertz接触理论,阐述了建模过程中的关键步骤,结合短应力线轧机的应用实例,计算了轴承滚子、内圈的接触应力与变形分布,直观表达了交错排列滚子之间的应力分布情况,计算结果和Hertz理论值相比较,具有较好的一致性.通过计算不同载荷下的轴承变形（轴承内孔轴线的相对位移）,获得了轴承刚度随径向载荷变化的规律.     

FEM Comparison of Ball and Roller Bullgears

A structural finite element model has been developed for calculating the forces transmitted through the rolling elements (load distribution) in a bullgear assembly. The elastic structural model consists of 3-D beam elements used to approximate the global race deflection and non-linear springs that approximate the combined rolling element/raceway contact deflections. For rollers, an upperbound on the contact stress (assuming linear variation of force along the length of the roller) is estimated by modeling the rollers as pairs of nonlinear springs. The finite element approach iteratively solves the contact forces at each, rolling element. Contact stresses are then calculated from the contact, forces using Hertz contact theory. This approach is applied to analyze two proposed designs of ball and crossed roller bearing, bullgear assemblies used for rotating the radar antenna on top of a ship's mast. The loads analyzed include those arising from wind loading and from out-of-flatness of the inner race of the bearings due to deflection of the mast. The distribution of the load and the maximum contact stresses for the proposed bullgear assemblies are estimated and compared. It is found that the maximum contact stress in the crossed roller bearing is less than that in the ball bearing for both types of loads. Furthermore, the analysis shows that the out-of-flatness loading produces significantly higher stresses than wind loading.