基于邊界元法的鋼絲滾道球軸承的理論及實驗研究.pdf

1、鋼絲滾道球軸承作為一種非標準軸承，具有重量輕，轉(zhuǎn)動慣量低，支撐剛度高以及尺寸設(shè)計機動靈活等特點。在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)作為滾道的鋼絲易發(fā)生破壞，而造成鋼絲破壞的主要原因之一就是滾動體與鋼絲在接觸過程中相互碾壓而發(fā)生的彈塑性變形。由于摩擦力的存在和鋼球在滾動過程中有自旋、蠕滑等情況發(fā)生，采用傳統(tǒng)的Hertz接觸理論很難對其真實的接觸情況進行計算和分析。因此，尋找一種更為精確、合理的方法對滾動體與鋼絲的接觸情況進行研究便顯得尤為重要。

2、　　本文采用一種基于迭代技術(shù)的邊界元法求解鋼絲與滾道的三維摩擦型彈性接觸問題。利用廣義格林公式和基本解得出彈性問題的邊界積分方程，采用循環(huán)迭代的方法，通過尋求與接觸條件相協(xié)調(diào)的接觸邊界位移及面力增量來確定接觸區(qū)域的大小。由于摩擦的存在，考慮到加載歷程的不可逆性，本文采用模擬外部荷載增量的方法來追蹤加載歷程。建立了1/4鋼絲與1/8滾動體的接觸模型，同時使用四邊形八節(jié)點單元和三角形六節(jié)點進行單元劃分，并形成了接觸點對。針對奇異積分分別采用

3、退化單元法和解析積分公式進行計算，給出了相應(yīng)的退化單元劃分方法，推導(dǎo)了積分公式的解析式。
　　采用Matlab語言編制了三維摩擦型彈性接觸問題的通用邊界元程序，對鋼絲滾道—鋼球擴展型接觸問題進行了數(shù)值計算，得到了接觸應(yīng)力和接觸變形的三維分布以及接觸區(qū)域的大小。與Hertz理論計算結(jié)果進行比較證明了本文方法的有效性與精確性。
　　設(shè)計并加工了鋼絲滾道球軸承接觸實驗裝置，分別采用半徑為6.747mm和7.144mm的鋼球以及半徑