球笼式等速万向节结构轻量化设计

为了实现球笼式等速万向节的结构轻量化设计,以球笼式等速万向节最大接触应力、接触总变形和塑性变形为依据,分别对钢球数量为6和8的两种结构的球笼式等速万向节进行了初步研究.对球笼式等速万向节的主要结构尺寸即钢球中心圆直径与钢球直径之比、万向节外径与内套花键分度圆直径之比,以及球笼式等速万向节的偏心距与钢珠中心圆半径之比进行了优化选择和比较.研究结果初步表明,对于球笼式等速万向节,当钢球数量由6增加为8时,由于钢球直径的减小,不但其外形尺寸可以减小12%、质量可以减少近20%,而且万向节的承载能力反而可以得到少许提高.因此,增加球笼式等速万向节的钢球数量是实现其结构轻量化设计的一种有效方法.     

球笼式万向节钢球回转中心径及相关尺寸的设计计算

根据球笼式万向节的外形尺寸或保持架尺寸，推导出了球笼式万向节钢球回转中心径的计算式，并给出计算实例。     

球笼式等速万向节钢球与沟道啮合的设计分析

对球笼式等速万向节的钢球与沟道啮合进行了比较详细的分析,描述了零件的设计公差对钢球中心圆直径和压力角的影响关系,提供了校核万向节回转间隙的一种方法,为进一步研究等速万向节的噪声和振动提供了依据。     

七沟道球笼式等速万向节沟道接触应力的计算及优化设计

通过对七沟道球笼式等速万向节星形套和钟形壳圆弧形沟道曲率的解析,根据Hertz接触理论分别计算出2种沟道与钢球接触时的接触应力,进而探讨该类万向节优化设计的规律。得出:增加钢球直径及相应的球组节圆直径,特别是减小沟道截面曲率半径系数,可显著提高七沟道球笼式等速万向节的承载能力和寿命。     

球笼式等速万向节轻量化优化设计

为达到轻量化的目的,把原来的球笼式等速万向节设计成有8个钢球的球笼式等速万向节。对BJ-83球笼式等速万向节的结构进行设计,万向节的钢球数由6个增加到8个,由于钢球的尺寸减小,万向节的结构尺寸和质量都减小,实现了轻量化的目的,构建了两种球笼式等速万向节的三维实体模型,并应用ANSYS Workbench对两种万向节进行有限元分析,通过对球笼式等速万向节进行模拟,结果表明,8个钢球的万向节比6个钢球的万向节承受的应力更小、疲劳寿命更长。     

球笼式等速万向节椭圆型沟道接触应力影响因素的分析研究

通过使用赫兹接触理论对球笼式等速万向节椭圆型沟道的接触应力进行参数化的公式推导,发现万向节的结构参数中钢球回转直径、钢球直径、沟道的沟曲率系数以及接触角对其接触应力大小有一定的影响。应用正交试验优化设计方法,通过以接触应力大小为其性能指标,选取对接触应力大小有直接影响的钢球回转直径、钢球直径,沟道的沟曲率系数和接触角4个主要因素作为自变量设计其正交化试验。对正交试验结果进行极差分析,得到4个主要因素对接触应力大小的影响显著程度,以及各个因素水平变化对接触应力大小影响的趋势。     

球笼式等速万向节偏置距的设计

介绍了球笼式等速万向节的结构和工作原理，分析了钢球的受力情况，从而得出球笼式等速万向节的偏置距ａ＝１５°～１７°。     

球笼式万向节钢球运动分析与仿真

钢球是球笼式万向节的核心部件之一,它的运动规律对万向节的功能有至关重要的影响。证明钢球球心的内外轨道一定是相交的,在此基础上给出钢球在内外轨道约束下的运动学微分方程,利用所得结果严格证明球笼式万向节的等速性。通过求解钢球运动,对钢球相对于星形套、钟形壳以及球笼的运动进行运动学仿真。仿真结果揭示钢球运动的共性特征:全部钢球都分布在一个以内外轨道中心连线中点为圆心的圆上,钢球在分布圆上的方位角变化率在输入角速度数值附近周期性变化,且各不相等;钢球相对内外轨道的弧线位移大小相等、方向相反;钢球相对球笼槽中心存在沿径向和切向位移,相对位移均随时间周期性变化。研究结果为球笼式万向节的设计提供了参考。     

BJ型等速万向节应力计算与结构设计

计算了球笼等速万向的接触应力，确定了球笼等速万向节的钢球直径，并用实例说明了钟形壳、星形套和保持架的尺寸设计过程。     

球笼式万向节接触应力的计算及球组节圆直径的优化设计

根据2个钢球Hertz接触的应力分析,推导出球笼式万向节钢球与星形套和钟形壳接触的应力计算式,并对球组节圆直径进行了优化设计,得出钢球与星形套和钟形壳间的最大接触应力与载荷的立方根成正比,优化设计的球组节圆直径系数K=0.54~0.55。     

微型深沟球轴承合套优化

从合套率与内、外圈沟径加工工序能力指数的关系角度，探讨微型深沟球轴承的合套率的优化问题，首先简要推导出计算深沟球轴承的理论合套率的公式，然后以608系列微型轴承为例，计算套圈沟径的工序能力指数和钢示组数在不同组合条件下的理论合套率，对合套率数据进行分析，找出影响合套率的主要因素，提出改进措施。     

钢球展开过程运动学及动力学分析

钢球表面质量检测常用的办法是依靠展开机构中的摩擦力将钢球表面完全展开,摩擦力对钢球表面检测效率和精度有着重要影响。为分析摩擦对钢球展开的影响,根据展开轮与钢球接触的几何约束关系,对钢球与展开轮接触模型进行运动学分析,得到钢球与展开轮接触点位置的变化规律;由于展开装置构件之间全部依靠干摩擦接触约束,在古典Coulomb摩擦模型基础上,结合展开装置特性,建立修正的Coulomb摩擦模型,建立钢球和展开轮的运动微分方程,得到钢球与展开轮接触点处摩擦力的变化规律,并分析接触点处接触力的影响因素;同时根据展开原理构建实体模型进行虚拟仿真并搭建物理样机进行试验,结果表明驱动轮转速直接影响钢球与展开轮接触点法向接触力变化,从而影响接触点处摩擦力变化特性,通过摩擦力变化特性,解释了展开轮能实现钢球表面展开的工作原理。     

Fatigue Behavior of Hybrid Ceramic Ball Bearings in Liquid Nitrogen

Hybrid ceramic ball bearings, which are composed of silicon nitride (Si₃N₄) balls, ANSI 440C stainless steel rings and PTFE based composite retainers, are tested at high speed and heavy loading in cryogenic conditions. The rolling contact fatigue behavior of steel rings and ceramic balls in liquid nitrogen is analyzed. In addition, four-ball fatigue testing was done at room temperature with oil lubrication. The crush load of ball against ball in liquid nitrogen, which directly relates to the inner quality of the balls, is also evaluated. The results show that the spalling of silicon nitride balls, rather than micro pitting on the steel raceways, is the main cause for the failure of the hybrid ball bearings in liquid nitrogen. The fatigue mechanism of the ceramic balls is similar to that of ceramic balls at room temperature, but the characteristics of crack propagation are different because of differences between the cryogenic liquid medium and oil. Although most of the fatigue cracks originated from internal defects within the ceramic balls, the silicon nitride balls exhibit a high load capacity. When silicon nitride balls are loaded against steel balls, the steel balls are crushed while the silicon nitride balls do not exhibit plastic deformation. When ceramic balls with a 11.113 mm diameter are loaded against each other, crushing takes place at a nominal contact stress of 27～29 GPa.     

机器人用四点接触球轴承旋转精度影响因素

针对机器人用四点接触球轴承旋转精度难以预测和控制的问题,提出了同时考虑轴承内圈沟道和外圈沟道圆度误差的轴承旋转精度数值计算方法。根据轴承内部元件运动学和几何学关系建立轴承旋转精度数值计算模型。使用MATLAB编写轴承旋转精度求解程序,得到内圈沟道圆度误差幅值和谐波阶次、外圈沟道圆度误差幅值和谐波阶次、钢球直径偏差及钢球个数对轴承旋转精度的影响规律。进行了轴承旋转精度试验,验证了仿真结果的正确性。轴承旋转精度涉及很多指标,所研究的四点接触球轴承旋转精度衡量指标指轴承外圈径向跳动。结果表明：轴承外圈径向跳动随着内外沟道圆度误差幅值的增大先平稳后快速增大,随着内圈外沟道圆度误差谐波阶次的增大呈现周期性变化,随着钢球直径偏差的增大呈线性减小,随着轴承内部钢球个数的增大呈指数减小。所建模型解决了四点接触球轴承旋转精度难以进行理论求解的问题,能够准确预测轴承的旋转精度,为四点接触球轴承的精度设计提供了理论基础。     

传动机构用四点角接触球轴承的改进设计

某型号主机配套使用的四点角接触球轴承承受大的径向力和倾覆力矩，原来的结构不能满足主机的工况要求。通过减小接触角、增大钢球直径和采用满球设计提高其承载能力；用桃形沟道代替直沟道以减小接触应力；装配时将两半内圈压紧达到预定游隙以提高系统刚度等措施使轴承的最大接触应力降低至不足原结构的1／3，摩擦力矩为原结构的1／5。     

球销零件加工工艺的改进

球销零件是球销万向联轴器的关键零件，加工中零件不易夹紧，加工费时费力，存在加工精度差、不易互换等缺点。本设计对工艺进行了改进，设计制造了一套车具及铣具，保证了零件加工精度，提高了生产效率。     

钢球加工成圆条件及其影响因素探讨

钢球加工工艺过程,除球坯成形外,其他工序均是按照推力球轴承的工作原理进行加工,即利用一块带有开口的固定盘和另一块转动圆盘(或砂轮)将被加工钢球置于两盘之间的同心圆沟槽中,在压力作用下,钢球受转动盘的摩擦力作用沿盘沟运动;转动圆盘、钢球和固定盘三者之间相互作用,使钢球与盘沟表面形成接触高副,受到挤压、摩擦,消耗球坯表面多余金属,逐渐磨圆成球。关于钢球成圆机理,传统的看法是钢球受摩擦力牵引,球心绕圆盘轴线形成公转,而球面与沟槽接触弧线所形成的线速度差形成钢球自转,这种公转与自转的结果使钢球磨圆成球。这种解释显然较为…     

钢球全表面展开原理及方法

针对轴承用钢球表面缺陷检测的生产需求,以实现球面全展开为目标,提出球面螺旋线运动展开原理。首先,设计实现钢球全表面展开的倾斜轴锥面驱动体,并建立其锥面模型;分析展开过程中球面上一点的运动参数,建立钢球和驱动体的接触约束模型,采用迭代法求解拟合出驱动体锥面上接触点的运动轨迹模型;为保证钢球全表面展开,进一步分析球面上接触轨迹,利用弧长积分得到展开过程中球面上的接触轨迹曲线模型;最后通过仿真技术和物理样机试验对钢球展开过程进行分析测试,验证了理论分析结果的正确性。提出的球面展开理论及方法可以应用到高精密轴承球类滚动体的表面缺陷检测设备,也可对其他球类物体的检测提供理论参考。     

不锈钢球阀自动堆焊机的设计

设计了一种焊接不锈钢球阀的自动堆焊机,主要由焊接机器人、焊机及变位机组成, 能够直接在具有复杂空间表面的碳钢球体上自动地完成不锈钢层的堆焊.经过试验,自动堆焊机焊接的不锈钢球阀质量满足技术要求.