鋼絲滾道球軸承接觸破壞的機(jī)理分析及實驗研究.pdf

1、鋼絲滾道球軸承被廣泛應(yīng)用于飛行器仿真轉(zhuǎn)臺的實際生產(chǎn)中。然而傾覆力矩、殘余不平衡力矩以及循環(huán)交變的應(yīng)力往往導(dǎo)致疲勞、磨損和點蝕在其鋼絲滾道表面形成，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度。
　　本文以實際工程中某型號五軸仿真轉(zhuǎn)臺的鋼絲滾道球軸承為背景，旨在揭示鋼絲滾道發(fā)生疲勞、磨損及點蝕的特征、規(guī)律和機(jī)理，為有效控制鋼絲滾道發(fā)生接觸破壞的難題和鋼絲滾道的新材料、新工藝研究奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本文首先基于Hertz接觸理論、疊加原理

2、以及Licht的研究工作，建立一個橢圓形積分域的數(shù)學(xué)積分模型，并在MATLAB中開發(fā)一套數(shù)值方法來求解鋼絲滾道球軸承接觸體內(nèi)部任意點的位移場和應(yīng)力場。數(shù)值求解結(jié)果表明：(1)橢圓形接觸斑作為積分域雖然求解過程比圓形接觸斑的復(fù)雜，然而其對于非協(xié)調(diào)性接觸來說更具有一般性。(2)越靠近接觸區(qū)中心，應(yīng)力積分計算的代價越大。
　　其次，在ANSYS中考慮接觸體的幾何非線性、材料非線性以及接觸非線性，采用APDL語言編程，分別對斜坡加載以及斜

3、坡卸載兩種接觸過程進(jìn)行仿真；獲得彈塑性區(qū)的von Mises接觸應(yīng)力、接觸應(yīng)變及其分布。結(jié)果表明：(1)接觸載荷導(dǎo)致鋼絲發(fā)生塑性變形并因此產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變。(2)接觸體發(fā)生彈性變形的同時也伴隨塑性變形發(fā)生。(3)集中的接觸載荷作用下導(dǎo)致I號鋼絲的接觸變形比II號鋼絲的嚴(yán)重。
　　最后，采用實驗的方法對I號及II號兩種鋼絲進(jìn)行接觸破壞研究，通過掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopy, SEM）