滚子凸度设计

以基于影响系数法的数值方法讨论了滚子凸型对接触压力分布的影响,包括有限长线接触条件下的接触压力奇异性和压力集中问题。指出滚子凸度设计必须避免接触压力的奇异分布,并减小压力集中。因此,Lundberg对数凸型是滚子设计中的优化凸型,其凸度量按使用条件确定。本文的结论还适用于其他机器零件(齿轮、凸轮等)的线接触副设计。附图6幅,参考文献5篇。     

对数型滚子凸度量设计中的几个问题

对数型凸度滚子可有效地避免边缘效应。通过对滚道宽度大于滚子长度和滚道宽度小于滚子长度两种情况滚子轴承的接触压力分布计算分析，提出了凸度量设计应注意的几个关键因素，即（１）凸度量触压力集中的程度，并相应减小接触长度，以充分发挥滚子轴承中的有限材料的能力。（２）最的齿度量取决于轴承载荷最大的滚子上所受的载荷和轴承的结构形式，即对某一特写工况条件。（３）滚子凸度量的设计载荷至少应取实际载荷的最大值，并以     

圆柱滚子轴承凸度设计及其对疲劳寿命影响

圆柱滚子轴承的凸度参数是影响其疲劳寿命的重要参数,选用对数曲线凸型由于可减轻滚子的边缘应力集中现象且应力分布较为均匀而获得了广泛应用,但轴承存在偏载时边缘应力不能得到很好的消除。基于Johns-Gohar凸度模型提出了一种新的对数曲线方程,可通过改变方程中的两个系数调整凸度设计,给出了考虑滚子凸度的拟静力学模型计算圆柱滚子轴承的应力分布,根据应力分布结果计算了滚子轴承的修正参考额定寿命。结果发现使用本文提出的滚子凸度设计方程,在偏载工况下可以显著改善应力分布,并提高滚子轴承的修正参考额定寿命。     

圆锥滚子轴承滚子凸度的优化设计

圆锥滚子轴承的承载能力较大,广泛应用于重载的冶金、矿山等设备。圆锥滚子轴承中滚子的不同凸型及凸度量设计对滚子及套圈的应力分布以及弹性变形都有十分显著的影响,直接关系到滚动轴承的承载能力和疲劳寿命。文中利用有限元法(FEM),通过对圆锥滚子轴承不同凸型及凸度量的滚子设计时滚子母线与滚道接触区域的应力分布状况进行对比分析,得到了圆锥滚子的凸度设计最优方案,找出了轴承早期损坏的原因,优化结果表明,轴承的实际使用寿命提高了约93%,分析结果对提高该型轴承的寿命具有重要技术意义,也为圆锥滚子轴承设计提供一个新的方法。     

特定载荷下不同凸度量对数滚子疲劳寿命试验

分析圆柱滚子轴承滚子凸度对轴承疲劳寿命的影响。针对工程实际应用中特定载荷工况下滚子所需最佳凸度量问题,选取不同凸度量的滚子,对单个滚子进行加速寿命试验。结果表明:在相同载荷下,不同凸度量滚子的疲劳寿命存在一定规律,一定载荷下存在一个最佳凸度,高于或低于这个最佳凸度的滚子疲劳寿命都有不同程度的缩短。     

滚子修形及凸度量对弹流油膜的影响

本文通过了不同修形和凸度量滚子的静态和动态光干涉图片,分析了修形和凸度量对滚子弹同膜形态和接触压力分布的影响,指出滚子表面和加工精度对滚子的使用寿命有限大影响;对数修形滚子接触副间的压力分布要优于其他两种滚子;对数母线子在给定的工况条件下,存在一个使滚子轴向油膜厚度和接触压力分布最为均匀的量佳凸度量。     

圆锥滚子斜置贯穿式超精研凸度修形仿真分析

针对圆锥滚子斜置贯穿式超精研凸度的变化和影响因素难以掌握的问题,介绍了斜置贯穿式超精研的工作机理,分析了滚子-油石接触的几何特征,提出和建立了滚子凸度修形仿真分析的原理、方法和几何模型,给出了仿真分析流程,并对凸度影响因素进行了仿真分析。结果表明：滚子斜置角主要影响凸度量大小和凸度形状,滚子倾斜角主要影响凸度对称性;与正置贯穿式超精研相比,斜置式可以大幅提高凸度量,且其凸度形状两端区域更陡峭,斜置角取值适当时凸度形状比较接近对数凸度曲线;油石厚度越大,凸度量越大;油石磨除滚子材料能力越强,凸度量越大,且被超精区域逐渐向中部集中。     

对数母线圆柱滚子凸度量的有限元分析

以42724QT型铁路客车圆柱滚子轴承为分析对象,对其滚子进行对数母线凸度的分析,借助有限元软件ANSYS完成了在不同凸度量下的接触应力分析及比较,得到了一定载荷下的较优凸度量区间,同时进行了相同凸度不同载荷下的接触应力比较。结果显示,为避免"边缘效应",一定的载荷对应一个较优的凸度区间,并且理论凸度近似值与分析后得到的最优凸度有一定的误差,即使是对数母线的滚子,当载荷超出正常加载范围时,仍会出现"边缘效应"。     

圆柱滚子轴承滚子凸度分析

本文系利用由滚子截形和载荷来计算滚子接触压力分布的Gohor方法,计算了各种载荷和修形条件下的压力分布。并对四种修形公式进行了计算比较,最后给出了一个通用滚子凸度表。     

对数滚子的工程设计

为弥补Lundberg对数滚子凸型的缺陷，本文提出了一种适合于工程设计的对数滚子凸型，不仅完全克服了接触到端部的边缘效应，而且考虑了接触区域长宽比的影响，并以实例说明了滚子凸度的设计方法．附图3幅，参考文献7篇。     

Effect of Roller Geometry on Roller Bearing Load–Life Relation

Cylindrical roller bearings typically employ roller profile modification to equalize the load distribution, minimize the stress concentration at roller ends, and allow for a small amount of misalignment. The 1947 Lundberg-Palmgren analysis reported an inverse fourth-power relation between load and life for roller bearings with line contact. In 1952, Lundberg and Palmgren changed their load–life exponent to 10/3 for roller bearings, assuming mixed line and point contacts. The effect of the roller–crown profile was reanalyzed in this article to determine the actual load–life relation for modified roller profiles. For uncrowned rollers (line contact), the load–life exponent is p = 4, in agreement with the 1947 Lundberg-Palmgren value, but crowning reduces the value of the exponent, p. The lives of modern roller bearings made from vacuum-processed steels significantly exceed those predicted by the Lundberg-Palmgren theory. The Zaretsky rolling-element bearing life model of 1996 produces a load–life exponent of p = 5 for flat rollers, which is more consistent with test data. For the Zaretsky model with fully crowned rollers, p = 4.3. For an aerospace profile and chamfered rollers, p = 4.6. Using the 1952 Lundberg-Palmgren value p = 10/3, the value incorporated in ANSI/ABMA and ISO bearing standards, can create significant life calculation errors for roller bearings.     

Optimization of partially crowned roller profiles for tapered roller bearings

The roller profile plays a key role in the overall performance of roller bearings. In traditional profile design for roller bearings, the roller profile was often analyzed in terms of the bearing performance, particularly the fatigue life. However, the bearing dynamic stiffness and fatigue life were seldom considered simultaneously in the design of Tapered roller bearings (TRBs). Among the available roller profiles, the partially crowned roller profile has been acknowledged as one of the best from the viewpoint of the bearing fatigue life and stiffness characteristics. This paper presented a design optimization for the partially crowned roller profile to improve the performance of TRBs. Two profile parameters of rollers employed for TRBs including the central flat length and crown radius were investigated. The optimal design parameters for the roller profile were obtained in consideration of both bearing fatigue life and stiffness. The proposed design approach was useful and applicable for further geometrical optimization, manufacturing, and engineering application of rolling bearings.     

圆锥滚子轴承半凸滚子的优化研究

众所周知,滚子轮廓对圆锥滚子轴承的总体性能有着非常大的影响.在传统的滚子轴承外形尺寸的设计中,常常从轴承的疲劳寿命等方面对其进行分析,但很少同时考虑和分析滚子的动态刚度及疲劳寿命.从轴承的疲劳寿命和刚度特性来看,在现有的滚子类型中,半凸面滚子被认为是最佳的滚子轮廓之一.在对半凸面滚子进行优化设计过程中,重点研究了两个基...     

基于BP神经网络和有限元分析的深穴圆柱滚子的优化设计

针对直素线圆柱滚子轴承在工作中滚子端部出现应力集中,降低轴承接触疲劳寿命的问题,采用了深穴圆柱滚子。结构合理的深穴圆柱滚子轴承可以有效改善普通直素线滚子轴承受载后滚子两端的边缘应力集中现象。采用ABAQUS有限元分析软件对深穴圆柱滚子轴承进行了三维接触有限元分析,应用BP神经网络对滚子深穴结构进行了优化,优化后滚子两端部位的边缘应力集中明显减小,轴承的接触疲劳寿命和承载能力得到提高。     

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”。     

Optimized Logarithmic Roller Crowning Design of Cylindrical Roller Bearings and Its Experimental Demonstration

A logarithmic profile is essentially an optimal geometry for rolling machine elements such as bearing rollers and raceways. Under most conditions of loading, it yields lower stresses to give longer endurance. Lundberg first suggested the basic profile, and some researchers followed him by modifying it to satisfy engineering requirements. In this article, the authors propose a mathematical optimization method for logarithmic profiles in roller bearing applications. Moreover, rolling contact fatigue life tests are carried out to make a comparison among logarithmically crowned, standard partially crowned, and modified partially crowned rollers. Results show that the logarithmically crowned rollers are beyond the modified partially crowned rollers in fatigue life, especially in poor lubrication conditions, although the logarithmic rollers require less workload to process the crowning.     

滚子修形对轴承性能影响的研究

为了提高滚子轴承的工作寿命和承载能力，普遍采用滚子修形。本文研究了直线滚子、全凸滚子、凸弧－直线滚子和对数滚子的母线方程及修形参数，在相同的工况条件下，分析计算了这四种滚子的接触应力沿接触线的变化情况，得出了对数滚子具有最佳受载状态的结论。并以提高轴承工作寿命为目标，建立了确定最佳修形量的数学模型，分析了修形量对轴承受载特性的影响，得出了滚子合理修形可以显著改善高速滚子轴承受载状态的结论     

圆柱滚子轴承滚动体新的修形曲线

基于对传统修形理论的认识，用有限元方法对滚动轴承进行分析，提出了新的修形方法，获得了滚动体新的修形曲线，并给出新的修形曲线的一个算例，有限元分析表明，指数曲线与对数曲线一样，可以避免滚子两端的边界应力集中。     

滚子偏斜对圆锥滚子与内圈接触的影响

滚子偏斜对高速滚子轴承的寿命有显著影响。文中分析了在直母线和对数修形母线两种母线形式下,GCr15圆锥滚子和Si3N4圆锥滚子无偏斜、向小端偏斜及向大端偏斜三种情况时与GCr15滚道接触的应力分布情况。结果表明,对GCr15滚子或Si3N4滚子,一旦出现滚子偏斜,其接触应力和Mises应力值将显著增加,疲劳寿命大大降低,但修形后偏斜时的应力值要小于修形前。由于Si3N4的弹性模量大于GCr15的弹性模量,同时泊松比小于GCr15的泊松比,修形前后Si3N4滚子的应力值都高于GCr15滚子的应力值,疲劳源的深度也比GCr15滚子的大。     

异形支承圆柱滚子轴承结构优化

使用传统弹性接触理论校核某汽车变速箱用异形支承圆柱滚子轴承接触应力,结果满足设计要求,但使用中因出现边缘应力集中而失效。建立有限元模型进行分析,认为出现边缘应力集中的原因为外圈与滚子边缘接触位置有严重折弯变形,通过在轴承外圈上增加0.2 mm过渡阶梯的改进措施,折弯变形减小了50%。经耐久性试验验证,优化后轴承满足使用要求。