彈性復合圓柱滾子軸承基礎設計理論與應用研究.pdf

1、圓柱滾子軸承是一種重要的機械基礎件。隨著現(xiàn)代機械設備復雜程度的日益提高，以及高速、重載、高精度等極端工作條件和使用要求的不斷提出，傳統(tǒng)的圓柱滾子軸承在使用中存在諸如傳動精度不高、振動噪音大、高速和重載下容易損壞等不足。工程上迫切需要綜合性能優(yōu)良的新型圓柱滾子軸承的出現(xiàn)。本文在國家自然科學基金項目和湖南省科技計劃項目的資助下，提出了一種全新的彈性復合圓柱滾子軸承的設計思想，發(fā)明了彈性復合圓柱滾子軸承;對彈性復合圓柱滾子軸承的結構組成原理、

2、基本特性分析理論、通用設計方法與制造工藝等進行了深入系統(tǒng)地研究。
　　論文主要研究工作與創(chuàng)新性成果如下:
　　(1)發(fā)明了彈性復合圓柱滾子軸承。通過對實心圓柱滾子軸承和空心圓柱滾子軸承的結構組成和應用情況的深入分析，找出了實心圓柱滾子軸承和空心圓柱滾子軸承在應用中出現(xiàn)缺陷的結構原因。通過創(chuàng)新圓柱滾動體的結構，提出了彈性復合圓柱滾子軸承的設計思想，發(fā)明了彈性復合圓柱滾子軸承。彈性復合圓柱滾子軸承既保留了實心圓柱滾子軸承和空心圓

3、柱滾子軸承的優(yōu)點，又克服了實心圓柱滾子軸承和空心圓柱滾子軸承的缺陷，為提高圓柱滾子軸承的綜合性能創(chuàng)造了條件。
　　(2)建立了彈性復合圓柱滾子軸承基本特性分析的理論。由于彈性復合圓柱滾子軸承的概念為作者首次提出，相關理論體系為空白。為此，首次提出了有關彈性復合圓柱滾子軸承的若干新概念，并對其物理意義作了完整的定義:以最大剪應力強度理論為基礎，建立了彈性復合圓柱滾子軸承的接觸強度條件;利用有限元分析模型，證明了彈性復合圓柱滾子軸承接

4、觸特性的優(yōu)越性，得出了彈性復合圓柱滾動體在內(nèi)壁彎曲疲勞壽命要高于空心圓柱滾動體和深穴空心圓柱滾動體的結論。對彈性復合圓柱滾子動體接觸區(qū)域應力沿軸向分布規(guī)律進行了分析，表明設計合理的深穴結構可以消除或減輕彈性復合圓柱滾子軸承的“邊緣效應”;確定了填充度和深穴結構尺寸參數(shù)是彈性復合圓柱滾子軸承滾動體結構設計的重要參數(shù)，為彈性復合圓柱滾子軸承結構設計提供了理論基礎。
　　(3)形成了彈性復合圓柱滾子軸承結構設計的通用方法。在彈性復合圓柱

5、滾子軸承基本特性分析理論的基礎上，確定了滾動體的填充度KT，滾動體深穴邊緣尺寸參數(shù)α、c為彈性復合圓柱滾子軸承結構的基本設計參數(shù)，并在兩種不同工況下得出了填充度和深穴邊緣尺寸的優(yōu)化值。
　　(4)設計了彈性復合圓柱滾動體的制造工藝，試制了第一批彈性復合圓柱滾子軸承。解決了彈性復合圓柱滾動體的同軸度、內(nèi)孔和深穴、材料填充的加工難點問題;發(fā)明了滾動體深穴尺寸的檢測工具;完成了彈性復合圓柱滾子軸承的樣品試制。為該軸承的工程化和后續(xù)相關試

6、驗提供了基礎。
　　(5)建立了彈性復合圓柱滾子軸承的剛度分析模型并完成了剛度試驗。建立了無預負荷和預負荷彈性復合圓柱滾子軸承的靜態(tài)徑向剛度計算模型;設計了兩種軸承的剛度測試實驗，并對兩種軸承的剛度進行了測試;分析了無預負荷和預負荷彈性復合圓柱滾子軸承靜態(tài)徑向剛度的計算值和試驗值，驗證了兩種軸承靜態(tài)徑向剛度計算模型的正確性。
　　(6)對彈性復合圓柱滾子軸承應用于印刷機滾筒支承的性能進行了初步研究。研究表明:將預負荷彈性復合