高速角接触球轴承保持架柔体动力学分析

在角接触球轴承动力学分析基础上,结合轴承保持架的柔体性,采用修正的Craig-Bampton子结构模态综合法建立高速角接触球轴承保持架柔体动力学方程.利用ADAMS系统开发了角接触球轴承刚柔多体动力学分析程序,对高速角接触球轴承保持架动态性能进行了分析;并采用Gupta的角接触球轴承动力学分析结果加以验证.分析结果表明...     

推力球轴承摩擦力矩特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了推力球轴承动力学分析模型以及摩擦力矩数学模型,仿真分析了不同结构参数、工况参数对摩擦力矩特性的影响规律,并进行了对比验证。研究结果表明：自旋滑动产生的摩擦力矩约为推力球轴承总摩擦力矩的70%;从推力球轴承的设计角度,在保证保持架稳定性的前提下,可以适当增加钢球数和增大保持架兜孔间隙来减小轴承摩擦力矩,但钢球数对摩擦力矩的影响更为明显,且对轴承结构影响最小,应优先考虑;随着轴(座)圈沟曲率半径系数的增大,轴承摩擦力矩呈现指数形式减小,当轴(座)圈沟曲率半径系数达到0.56以后,轴(座)圈沟曲率半径系数的增大对轴承摩擦力矩影响很小,但考虑到推力球轴承的承载能力,轴(座)圈沟曲率半径系数应在0.56~0.58之间选取较为合适;从推力球轴承的使用角度,倾覆力矩、外载荷冲击量和轴承转速会对轴承的摩擦力矩产生显著影响,且外载荷冲击量的影响程度最大。     

双列角接触球轴承动刚度特性分析

为研究双列角接触球轴承动刚度特性,在双列角接触球轴承动力学分析基础上,建立双列角接触球轴承动刚度仿真分析模型。采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的算法对双列角接触球轴承动刚度模型进行求解,分析轴承结构参数和工况参数对轴承动刚度的影响。分析结果表明：沟曲率半径系数对轴承动刚度影响较小,随着内、外沟曲率半径系数的增加,径向刚度略有增大,轴向刚度和角刚度相对减小;增加钢球数有利于提高轴承动刚度;轴向预紧量较大时轴承动刚度较高,但过大的轴向预紧会使轴承寿命降低,应合理确定轴向预紧量;随转速的增大,轴承动刚度先减小后增大,且转速较低时可近似以接触刚度代替轴承动刚度,转速较高时应综合接触刚度和油膜刚度求得轴承动刚度;外载荷对轴承动刚度有较大影响,加大径向载荷和轴向载荷有利于提高轴承动刚度,随着力矩载荷的增大,轴承动刚度变化较为复杂,但整体上,呈现先减小后增大的趋势。     

两栖车辆实时控制水陆性能虚拟试验系统开发

两栖车辆有水上、陆上、水陆过渡3种工况。目前对两栖车辆的仿真计算主要有两种：一是利用多体动力学软件平台进行陆上仿真;二是利用计算流体力学软件进行水上性能仿真。都是针对单一工况进行仿真。为了解决多种工况下的动力学计算问题,采用粒子流场与刚体碰撞耦合的理论,结合传统多体动力学计算方法,建立了实时控制的两栖车辆全工况的动力学仿真系统。在此基础上实现了对多项水陆性能的虚拟试验,并以某高速履带两栖车辆为实例进行了验证。两栖车辆有水上、陆上、水陆过渡3种工况。目前对两栖车辆的仿真计算主要有两种：一是利用多体动力学软件平台进行陆上仿真;二是利用计算流体力学软件进行水上性能仿真。都是针对单一工况进行仿真。为了解决多种工况下的动力学计算问题,采用粒子流场与刚体碰撞耦合的理论,结合传统多体动力学计算方法,建立了实时控制的两栖车辆全工况的动力学仿真系统。在此基础上实现了对多项水陆性能的虚拟试验,并以某高速履带两栖车辆为实例进行了验证。验证结果表明：与试验数据对比,该仿真方法的计算误差小于15%,具有一定的准确度。     

计及自动机碰撞的机枪发射系统动力学仿真研究

用有限元法时机枪发射系统进行动力学响应分析时,其自动机构件的碰撞力大小常不宜确定.该文利用多刚体动力学易于解算碰撞力的特点,为有限元提供计算载荷,给出计算实例.证明采用多体动力学和有限元法互相协同的方法对机枪发射系统进行仿真,既有助于提高仿真效率和精确度,也可为进一步参数修改和结构优化提供方便.     

分离力作用点位置和风速大小对适配器分离影响研究

基于多体动力学理论,建立适配器分离动力学和运动学方程,运用MSC/Adams软件建立适配器分离仿真模型,对适配器分离力作用点不同位置、不同风速时适配器分离情况进行仿真和分析,得出不同情况下,适配器分离距离及适配器与弹体碰撞时的碰撞力大小,为分离方案的确定和适配器结构优化设计提供参考。     

空调滑片式压缩机用圆柱滚子轴承摩擦功耗特性分析

为了降低空调滑片式压缩机的摩擦功耗,对其所用圆柱滚子轴承的摩擦功耗特性进行了研究。基于滚动轴承动力学理论,考虑周期性载荷因素,建立了压缩机用圆柱滚子摩擦功耗数学模型,在此基础上分析了轴承工况参数和结构参数对圆柱滚子轴承摩擦功耗特性的影响规律。研究结果表明：在满足轴承使用要求前提下,选取较大的径向游隙有利于降低轴承的摩擦功耗;圆柱滚子轴承存在合理的保持架引导间隙和保持架兜孔间隙,使得轴承摩擦功耗最小;随着滚子个数增加,轴承摩擦功耗增加,在保证轴承承载能力前提下,可以适量减少滚子数量,以降低轴承摩擦功耗;新型滑片式压缩机摩擦功耗比传统型降低了39%.     

车用空载湿式离合器高速碰撞摩擦特性及带排转矩分析

试验发现高速空载工况下湿式离合器易出现摩擦片和钢片之间的碰撞摩擦（简称碰摩）,由此引起离合器带排转矩的急剧增大,高速带排对传动装置的效率和可靠性会造成重大影响,因此建立可靠的摩擦副碰摩模型用来探究高速带排的演变规律十分有必要。采用小扰动法获得间隙流场的刚度和阻尼,积分得到流体力;分析摩擦片与钢片碰摩过程中的弹性变形和能量损失,构建摩擦副的碰撞接触力和摩擦力方程;在此基础上,考虑流体力、碰撞力、摩擦力以及对偶摩擦片与钢片之间的运动耦合,建立多摩擦副流体与固体耦合碰摩动力学模型,利用4阶龙格-库塔法求解,研究摩擦副非线性运动的分岔和混沌特征。结果表明：当摩擦副未发生碰摩时,摩擦片和钢片运动稳定,呈现周期性运动规律;当摩擦副发生碰摩时,在轴向碰摩力作用下,摩擦片和钢片运动失稳,呈现混沌运动状态;随着润滑油流量的增大,摩擦副发生碰摩的临界转速提高,但是摩擦副的碰摩频率也会提高,导致带排转矩增大。     

履带张紧力及其影响因素分析

针对复杂的履带张紧力问题,研究张紧力在履带环上的分布情况,建立了履带张紧力的理论估算公式。利用履带车辆的多体动力学模型,对静平衡及匀速运动工况下履带张紧力的变化情况进行理论估算和动力学仿真,验证了理论估算公式的合理性。分析履带张紧力的影响因素,并利用理论估算和动力学仿真相结合的方法探讨预张紧力、车辆行驶速度、主动轮驱动力矩3种因素对履带张紧力的影响规律,为履带车辆的设计开发提供了理论参考依据。     

框架平台球轴承的预紧与配对

本文详细地分析了向心推力球轴承的预紧原理与轴向刚度等特性，通过对单列球轴承的凸出量的分析和测量，提出了一种简单实用的。将框架平台球轴承预紧力控制在一定精度范围内的新方法。     

Dynamic Analysis of Flexible Cage of High-speed Angular Contact Ball Bearing

A dynamics formula was established for the flexible cage of high-speed angular contact ball bearing. A modified Craig-Bampton component mode synthetic method was used to establish the formula with regard to the flexibility of cage and based on a dynamic analysis of angular contact ball bearing,and a rigid-flexible multi-body dynamic analysis program was developed using ADAMS,which is verified by a computation example of Gupta. The results show that it’s not likely to keep the rotation smoothness of cage when the ratio of pocket clearance to guiding clearance and the ratio of radial load to axial load become too large or too small. By comparison,the flexible cage runs more smoothly than the rigid cage.     

双排非对称四点接触球转盘轴承刚度分析

随着轴承空间限制和高承载能力的目标要求,对传统负游隙对称型（初始接触角α₀₁=α₀₂=45°）双排四点接触球转盘轴承进行改进,提出负游隙非对称型接触角设计（α₀₁为35°～60°,α₀₂为90°－α₀₁）,并基于赫兹接触理论和滚动轴承设计方法建立负游隙非对称双排四点接触轴承的力学模型。结果表明：随着单向载荷轴向力F_a、径向力F_r和倾覆力矩M增加,主刚度在开始阶段基本呈下降趋势,随着单向载荷的增加非线性上升,负游隙的影响使得轴承的刚度变化曲线存在一个临界拐点;初始阶段随着轴向负游隙量的增加,轴承的初始预紧刚度都得到明显提高,但随着载荷的增加负游隙对轴承刚度的影响逐渐减弱,最终基本趋于一致;单向载荷条件下,当轴向负游隙为-0.03 mm和非对称接触角取α₀₁=55°,α₀₂=35°时,其综合轴承刚度最好;综合外载工况下,负游隙取-0.03 mm和非对称接触角取α₀₁=60°,α₀₂=30°或α₀₁=35°,α₀₂=55°时轴承综合刚性最佳。从提高轴承综合刚性角度考虑,非对称接触角设计和负游隙都可以起到明显效果。     

内圈倾斜角对高速角接触球轴承动态特性的影响

由于加工装配误差不可避免,高速角接触球轴承内外套圈之间普遍存在不同程度的倾斜角。套圈倾斜角对轴承的运转性能有很大影响,在某些条件下甚至造成轴承失效。针对上述情况,给出一种综合考虑套圈倾斜角、高速离心效应的轴承分析计算模型,采用Newton-Raphson法计算内圈存在倾斜角条件下高速角接触球轴承动态特性。结果表明:轴承转速升高,内圈倾斜角引起的轴承接触应力波动变弱,旋滚比、公转转速波动变化均增强,可见在高速下内圈倾斜角更易引发与轴承热相关的失效模式而非常见的疲劳失效;对于承受联合载荷的角接触球轴承,适当的内圈倾斜角可在一定程度上减弱由径向载荷所带来的接触角、公转速度、旋滚比波动,并显著增大轴承径向刚度和角刚度;存在内圈倾斜角时,氮化硅陶瓷球轴承在接触角、旋滚比、公转转速、动态刚度方面表现均优于钢球轴承,但套圈接触应力与钢球轴承相比对内圈倾斜角更加敏感。     

行星式球磨颗粒流场分布与形貌变化规律

基于离散元模拟探究行星式球磨过程中颗粒流场分布,统计球磨过程中磨球整体与颗粒群碰撞的相对速度分布规律,进而提取单个磨球的碰撞场景,模拟多层颗粒的撞击场并研究层间压应力分布;开展铝与聚四氟乙烯混合物料颗粒及纯铝粉的行星式球磨试验,记录不同时刻颗粒群平均粒径,用以表征颗粒形貌变化,进一步提出基于颗粒群破碎概率与分形数的颗粒...     

基于响应面法的双级串联轴承结构优化设计

双级串联轴承相比传统的单级轴承具有极限转速高、使用寿命长等优点，但双级串联轴承相比单级轴承增加了一级轴承结构，导致整体质量较大，限制了很多场合的应用。针对此问题，对双级串联轴承结构进行优化设计。通过有限元分析，得到轴承等效应力、接触应力和整体温升情况，并采用响应面法对各设计变量进行局部灵敏度分析，确定并筛选出与目标函数相关性较高的参数。以轴承质量、疲劳寿命和温升为优化目标，以球径、球数和沟曲率半径系数为设计变量，通过多目标遗传算法对双级串联轴承进行多目标优化设计，从而得到双级串联轴承最优内部几何参数，并根据优化结果搭建试验装置进行了试验验证。优化结果表明：优化后双级串联轴承质量减轻10.47%，最大接触应力减小9.11%，最大等效应力减小6.45%，最大温度增大1.9%，所提优化方法为双级串联轴承结构设计及航空场合的拓展应用提供理论依据。     

薄壁管滚珠旋压力计算模型

给出了一种计算三维滚珠旋压力的解析模型。根据滚珠轨迹对空间坐标进行旋转,简化了滚珠与工件的空间关系表达式;基于空间解析几何理论和旋压件为半无限体的假设,得到了滚珠与管坯的接触边界方程,并在各坐标平面上进行投影得到二维曲线,通过对曲线的积分计算各坐标平面内的接触区投影面积。变形区单位压力通过钢球压入空间半无限体时成形区的平均压力近似相等的假设给出,计算各旋压力分量和总旋压力;通过对旋压力轴向分量的理论计算结果与实验数据对比,表明给出了一种计算三维滚珠旋压力的解析模型。根据滚珠轨迹对空间坐标进行旋转,简化了滚珠与工件的空间关系表达式;基于空间解析几何理论和旋压件为半无限体的假设,得到了滚珠与管坯的接触边界方程,并在各坐标平面上进行投影得到二维曲线,通过对曲线的积分计算各坐标平面内的接触区投影面积。变形区单位压力通过钢球压入空间半无限体时成形区的平均压力近似相等的假设给出,计算各旋压力分量和总旋压力;通过对旋压力轴向分量的理论计算结果与实验数据对比,表明给出的计算模型的准确性。