轴向定位预紧轴承刚度计算

研究轴向定位预紧状态下角接触轴承和圆锥滚子轴承的刚度计算方法．首先,由轴向载荷作用下轴承内外圈相对位移及力平衡关系,推导角接触轴承和圆锥滚子轴承的轴向刚度计算公式;其次,由轴向定位预紧轴承受径向载荷时各滚动体的变形,推导出此二类轴承的径向刚度计算公式;并且,经合理近似给出上述径、轴向刚度公式的简便计算公式;最后,将公式的计算结果同实验数据作对比,表明公式的误差较小,可以实际应用．     

双弹性支承玻纤拉丝机机头动力性能的研究

本文所研究的玻璃纤维拉丝机双弹性支承机头,其二支承的质量是一个整体,弹性元件不仅具有压缩刚度,而且具有弯曲刚度。文中首先建立了这种机头的振动微分方程,由此而推出的计算固有频率的公式,可将文献[1]、[3]、[4]中相应的公式作为一种特殊情况包括在內。然后分析了轴承上动载荷的计算方法,导出了使动载荷为零的条件。还通过理论分析和一系列的实验对机头各参数与其动力性能的关系进行了研究,所得出的规律可供设计双弹性支承机头时参考。     

一种高精度的配对安装轴承载荷计算方法

在轴向和径向载荷同时作用下,滚动轴承常常配对安装。在传统的机械设计过程中通常采用查询手册获取经验系数的方法来计算配对安装轴承的载荷,误差较大。针对这一问题,通过对轴承承载过程的讨论,阐述了传统计算方法的不合理之处;根据滚动轴承计算理论以及轴承作用机理,提出了一种基于迭代算法的配对安装轴承载荷计算方法,并举例计算得到了计算结果;建立了有限元模型并将计算结果与迭代计算结果进行了对比。结果表明,迭代计算结果与有限元结果相差不大,有效提高了计算精度。     

球轴承-转子系统动特性的整体分析方法

针对轴承刚度计算精度不高的问题,求解滚动轴承内圈方程组的雅可比矩阵得到滚动轴承五维刚度,对轴承刚度特性分析表明,刚度随工况变化呈显著非线性变化.考虑转子外力和不平衡力作用于轴承的载荷变化和工况变化对轴承刚度的影响以及轴承刚度对转子系统动特性的影响,提出了滚动轴承-转子系统动态特性计算的整体分析方法,使用最速下降法结合牛顿-拉夫逊法求解系统的特征值,建立了转子失稳门槛的优化模型.对某多圆盘转子的临界转速、失稳门槛计算的结果表明:考虑轴承和转子相互作用对系统动特性的影响较为显著,优化转子直径提高了失稳门槛值.本研究为转子系统动特性的准确计算提供了方法.     

转台轴系轴承刚度矩阵的理论推导与数值计算

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,为转台轴系有限元分析中边界条件的处理提供了依据.     

变刚度轴承-碰摩转子机动飞行动力学响应

为研究机动飞行状态下高速滚动轴承-转子耦合系统非线性动力学特性,利用有限元方法建立爬升-俯冲机动飞行状态下含滚动轴承时变刚度的轴承-碰摩转子系统数学模型,并利用Newmark-β积分法对系统动力学方程进行求解. 模型中考虑了滚动轴承时变刚度与转子非线性动力学特性之间的相互影响,分析了转子偏心及滚动轴承径向间隙的影响. 求解模型得到了系统在不同状态下的时域图、频域图及分岔图等,并以此为依据对高速滚动轴承刚度的时变特性、轴承刚度与转子动力学状态的相互影响、轴承-转子系统非线性特性、机动飞行状态对系统的影响及含碰摩故障的转子系统在机动飞行状态下的动力学响应进行了分析. 研究结果表明:轴承刚度的时变特性与转子系统的动力学特性密切相关,是限制转子系统最高转速的因素之一;机动载荷会使转子系统产生复杂的非线性动力学特性,但当系统转速较低时,机动载荷的引入能一定程度上提高系统稳定性;随着碰摩刚度的增大,系统稳定运动区间减小.     

转台轴系轴承刚度矩阵的理论推导与数值计算

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，为转台轴系有限元分析中边界条件的处理提供了依据。     

波纹环静刚度分析

分析了波纹环弹性支承的承载特点，推导出刚度表达式，并用有限元方法求解环弧段的载荷－位移问题，为满足工程计算精度要求，引入弯曲刚度修正因子。与经验公式及实测刚度值比较表明：理论分析合理，计算方法可行且有较高精度。     

基于非线性有限元法的膜片弹簧特性曲线计算

膜片弹簧是汽车离合器中的重要零部件,因其具有理想的非线性弹性特性,所以广泛应用于现代汽车的离合器中.设计计算膜片弹簧载荷-变形关系一般采用传统的Almen-Laszlo公式,但依此设计的膜片弹簧在大端加载所计算的公式值与实验值存在较大的误差.根据非线性有限元法的基本原理,采用板壳单元计算了某一膜片弹簧的载荷-变形关系,将有限元计算值与公式计算值进行了比较,并用实验装置获得的测量值比较两者计算的误差,结果表明有限元计算值误差更小,更接近膜片弹簧实际工作的载荷-变形关系.     

RV减速器滚动轴承动态接触应力的有限元分析

以RV减速器滚动轴承为研究对象,首先利用赫兹公式推导轴承在工作过程中的接触应力,然后利用ANSYS Workbench仿真轴承传动过程,分析轴承工作过程中的接触应力,将理论计算值与仿真分析的结果对比,两者具有良好的一致性.分析表明:利用ANSYS Workbench进行RV减速器滚动轴承的仿真分析,符合滚动轴承在径向载荷作用下受力和变形的实际情况.因此,有限元分析法为滚动轴承合理规划应力分布和可靠性设计提供了一种重要的途径.     

求解高速球轴承载荷分布的简化矩阵模型

给出了根据滚动体高速运转时几何参数和力能参数的变化特征,将高速球轴承载荷求解方程组简化为基于杆系有限元方法的矩阵模型。通过分析内圈平衡方程,发现杆件有限元模型中的参数在计算过程中具有独立变量,并且包含已知变量,进而对有限元模型进行了降阶简化,得到了4阶矩阵模型,较大程度地简化了载荷分布计算,且其形式尤其适于MATLAB矩阵求解,程序编写变得简单,提高了计算速度,改善了计算的稳定性。最后通过算例比较说明了本文方法的正确性,可以替代传统的计算方法。     

Modeling and Experiment on Contact Stiffness and Accuracy Analysis of Ball Linear Guide Feed Unit

直线滚动导轨进给单元刚度及误差分析建模与试验

张巍^1,2,王民¹,乐兵兵¹

(1.北京工业大学机电学院先进制造北京市重点实验室,北京 100124;

2.内蒙古科技大学工程训练中心,内蒙古 包头 014010）

中文说明：

随着精密数控机床的发展,迫切需要对机床的关键执行部件进行受力、变形及误差进行更精确的分析。

1）利用多体系统理论对滑块和工作台的对称中心建立坐标系,利用受力和位移平衡方程得到每一个滑块在三维坐标系中的变形量。在通过坐标变换得到工作台的变形量和误差量。

2）对直线进给单元滑块中的每一个滚珠的赫兹变形及受力进行分别求解,考虑了同时承载滚珠的数目。并考虑进给单元受力点相对对称中心的相对位置确定工作台的两直线度误差量和3个旋转量误差量。这对实际工作有积极借鉴作用,实际工况下,可根据切削力的大小和力的作用点的不同对进给执行机构进行误差补偿,从而得到更为精确的加工尺寸。

3）研究中使用高精度的三向力力学传感器（量程范围2kN）,利用激光传感器检测直线进给单元受力的微小变形,为更大限度的减小测量误差,试验装置还采用120度对称检测杆,分别测量3个位置的变形误差值,最后对3个误差值进行平均处理。得到的实验值与理论计算值相似程度更高。

     

Relationship of rolling bearing stiffness with diameter of roller

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｆｏｒｍｕｌａｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｒｏｌｌｅｒｂｅａｒ ｉｎｇｈａｓｎｏｔｈｉｎｇｔｏｄｏｗｉｔｈｒｏｌｌｅｒｄｉａｍｅｔｅｒ .ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｕｔｈｏｒｓｐｒｏｖｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｅｒｏｌｌｅｒｂｅａｒｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓｗｉｔｈｒｏｌｌｅｒｄｉａｍｅｔｅｒｆｒｏｍＨｚｃｏｎｔａｃｔｉｎｇｔｈｅｏｒｙ .Ｔｈａｔｃｏｎ ｃｌｕｓｉｏｎｉｎｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｆｏｒｍｕｌａｉｓｏｎｌｙａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ…     

精密球轴承不可重复跳动影响主轴动特性的预测

将精密球轴承不可重复跳动(NRRO)的研究引入到主轴系统分析中,阐述了主轴系统NRRO的概念。应用滚动轴承几何学、弹性力学和滚道控制论,给出了高速角接触球轴承由内圈、外圈、钢球几何误差与球数变化所引起的NRRO的数值计算公式。为了在设计阶段揭示NRRO对精密主轴的影响规律,建立了考虑NRRO效应的主轴系统动态预估模型。计算实例和理论分析表明:球轴承中当一个钢球误差较大时,NRRO值随着球数增加而降低;内、外圈的几何误差对系统NRRO的影响较小;钢球本身的表面几何误差对系统NRRO的影响比较显著。针对现有轴系设计方法的不足之处,在预估模型基础上,提出了基于响应面的主轴系统NRRO抑制设计方法,为精密轴承系统研究提供了一定的理论依据和参考。     

有限元法计算偏心对径向磁轴承参数的影响

分别利用磁轴承的线性化模型和非线性有限元法(FEM)计算转子偏心时对磁力、电流刚度和位置刚度的影响,并通过算例进行了比较．结果表明,线性化模型不能完全预测主动磁轴承当转子偏心时的性能,而非线性FEM可以有效的解决这个问题,计算结果与实际情况更接近,从而为分析和设计主动磁轴承提供有力的依据．     

角接触球轴承刚度理论计算与实验

采用坐标变换方法建立角接触球轴承滚动体接触变形的几何关系,根据Hertz弹性体接触理论推导了角接触球轴承刚度的解析表达式。理论分析了预紧力、接触角等对轴承刚度的影响。研制了轴承刚度测试实验台,将理论分析与实验结果进行了对比,结果表明:理论计算方法与实验结果的相对误差在10%以内,能够满足工程计算的需要。     

滚动轴承动态性能的测试与分析

本文对滚动轴承采用柔性悬挂的方式测试其机械阻抗。根据轴承的支承形式提出了相应的动力学模型,由此动力学模型和测试得到的阻抗曲线识别出滚动轴承的刚度和阻尼值。用本文提出的方法识别得到的滚动轴承动态参数剔除了支承状况的影响,从而使得识别值更符合实际情况。     

GRF薄壁空心管混凝土梁构件的力学性能实验研究

通过对GRF薄壁空心管混凝土梁构件的实验研究和理论分析表明,在弹性阶段,外荷载和GRF薄壁空心管混凝土梁构件的各个部位的应变关系与弹性理论计算结果基本一致,由此可见,设计计算时采用弹性理论计算公式是合理的,梁构件的弹性极限荷载为其极限承载力的25%左右;在反复外荷载的作用下,其极限承载力可增加16%左右;当外荷载接近其极限承载力时,斜裂缝向上延伸到集中荷载作用点位置,向下延伸到纵向钢筋,并沿着纵向钢筋向支座发展,产生撕裂裂缝,直至破坏.这些可为现浇钢筋混凝土GRF薄壁空心楼板的设计计算提供参考.     

基于缺陷状态下碗扣式钢管模板支架体系承载力的分析与计算

以碗扣式模板支架试验架体为研究对象,运用JGJ130-2011中碗扣钢管支架的承载力计算方法,计算在材料缺陷、荷载偏心条件下支架的强度、刚度和稳定承载力,结合有限元模拟和试验的结果,对比分析支架的理论计算结果与试验结果的差异,提出重视支架搭设和钢管的质量控制的必要性,指导施工实践。     

基于粒子群-遗传混合算法的深沟球轴承优化设计

为了提高深沟球轴承的服役性能，提出一种基于粒子群-遗传混合算法的优化设计方法。其以额定动载荷和额定静载荷为目标函数，以滚动体直径、节圆直径、滚动体数目和内外圈滚道沟曲率半径系数为设计变量，基于粒子群算法，引入罚函数和遗传交叉、变异操作，解决带约束优化问题求解和局部最优问题。并以6206型轴承为算例，对优化后的轴承进行应力分析和敏感度分析。结果表明，所提出算法的收敛性能较好、优化能力较强、运算速度较快，优化后的深沟球轴承接触应力下降了31.7%，从而验证了所提出方法的有效性。