精密交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承剛性分析.pdf

1、精密交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承具有旋轉(zhuǎn)精度高、抵抗變形能力強(qiáng)、承載能力大以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)部和旋轉(zhuǎn)部、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、精密測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡以及大型雷達(dá)天線等精密裝備中。轉(zhuǎn)盤軸承作為精密回轉(zhuǎn)裝備中的核心零部件起到了至關(guān)重要的作用，影響軸承回轉(zhuǎn)精度的主要因素有軸承制造精度、軸承剛性。然而，軸承回轉(zhuǎn)精度的提高僅僅依靠提高加工機(jī)床的精度是很有限的。因此，需要對(duì)軸承剛性的影響機(jī)制進(jìn)行深入的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，

2、揭示內(nèi)在的相關(guān)規(guī)律，同時(shí)提出一些軸承剛性的控制策略，為該類轉(zhuǎn)盤軸承的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　首先，本文以某型號(hào)的精密交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承為研究對(duì)象，分析了軸承在聯(lián)合載荷作用下的變形協(xié)調(diào)條件關(guān)系，以經(jīng)典 Hertz接觸理論為基礎(chǔ)，建立了轉(zhuǎn)盤軸承的靜力學(xué)分析模型，使用數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行求解。研究了游隙對(duì)轉(zhuǎn)盤軸承滾道接觸載荷分布及最大接觸載荷的影響規(guī)律，為滾子的偏載分析以及軸承的剛性分析奠定了理論基礎(chǔ)。
　　其次，針對(duì)聯(lián)合載荷作用下

3、，交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承滾子與滾道之間接觸應(yīng)力分布的“偏載效應(yīng)”和“邊緣效應(yīng)”問題，提出了在軸承游隙合理取值的前提下，通過對(duì)滾子的修形設(shè)計(jì)來改善滾子滾道接觸狀況的有效方法。該方法建立在轉(zhuǎn)盤軸承載荷分布研究的基礎(chǔ)上，然后，采用有限長(zhǎng)線接觸理論研究了軸承游隙對(duì)滾子偏載的影響。最后，在軸承合理游隙下，研究了滾子在不同修形方式下滾子與滾道之間的應(yīng)力分布情況。
　　然后，基于有限長(zhǎng)線接觸理論，采用數(shù)值分析法，計(jì)算了滾子在不同修形方式、不同載荷

4、下與內(nèi)外套圈彈性趨近量的大小，將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)用指數(shù)函數(shù)進(jìn)行非線性擬合，確定了修形滾子的“載荷—位移”關(guān)系。建立了能夠考慮滾子修形影響的轉(zhuǎn)盤軸承靜剛度的數(shù)學(xué)分析模型，利用該模型分析了外載荷、游隙、滾動(dòng)體修形方式和凸度大小對(duì)軸承剛性的影響。
　　最后，對(duì)精密交叉圓柱滾子轉(zhuǎn)盤軸承進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，測(cè)試了轉(zhuǎn)盤軸承的軸向剛度、徑向剛度及角剛度，并將試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，通過實(shí)驗(yàn)證明該研究方法的合理性。論文從工程應(yīng)用的角度