基于熱機(jī)耦合模型的球軸承接觸特性數(shù)值仿真.pdf

1、滾動(dòng)軸承具有摩擦力矩低、功率損耗小、維護(hù)方便、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，是應(yīng)用極為廣泛的重要機(jī)械基礎(chǔ)件。隨著工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)滾動(dòng)軸承性能提出了愈來(lái)愈高的要求。而滾動(dòng)軸承熱流耦合、熱機(jī)耦合以及動(dòng)力分析方面的研究還處于起步階段，是目前研究的熱點(diǎn)。
　　論文課題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。將流體力學(xué)、傳熱學(xué)、接觸力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等理論相結(jié)合，針對(duì)高速滾動(dòng)軸承系統(tǒng)，對(duì)軸承的多體靜力接觸、接觸傳熱、動(dòng)力接觸等特性進(jìn)行研究。本文的主要研究工作如下：

2、
　?、偬接懥藵L動(dòng)球軸承接觸分析模型不同網(wǎng)格劃分形式對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響；通過(guò)滾動(dòng)球軸承多體靜力接觸有限元分析，得到了徑向載荷作用下的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)。
　?、卺槍?duì)單個(gè)滾動(dòng)體與滾道的接觸模型，應(yīng)用APDL編寫(xiě)了滾道曲率優(yōu)化設(shè)計(jì)的命令流文件。在滿(mǎn)足強(qiáng)度的前提下，采用一階優(yōu)化方法對(duì)滾動(dòng)球軸承滾道曲率進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其受載時(shí)的彈性變形有所減小。
　?、劢⒘藵L動(dòng)球軸承內(nèi)腔潤(rùn)滑油熱流耦合有限元模型，分析得到了流體的溫度場(chǎng)及

3、速度場(chǎng)的分布云圖。將得到的熱邊界條件，結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)邊界條件，建立了熱機(jī)耦合模型，對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行了接觸特性數(shù)值仿真，得到了滾動(dòng)體與套圈間的接觸應(yīng)力、變形以及軸承溫度場(chǎng)。與未考慮溫度時(shí)分析結(jié)果比較，軸承自身摩擦發(fā)熱對(duì)滾動(dòng)球軸承的變形及接觸應(yīng)力有較大影響。
　?、芫C合考慮軸承徑向載荷及轉(zhuǎn)速的影響，應(yīng)用ANSYS/LS-DYNA軟件建立了滾動(dòng)球軸承多體動(dòng)力接觸有限元模型；用顯式動(dòng)力學(xué)有限元法對(duì)內(nèi)圈施加不同轉(zhuǎn)速時(shí)的滾動(dòng)球軸承進(jìn)行動(dòng)力接觸分析