向心關(guān)節(jié)軸承應(yīng)力場分析及壽命預(yù)測方法研究.pdf

1、向心關(guān)節(jié)軸承是一種滑動軸承，它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、承載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。在實(shí)際工作中，因?yàn)殛P(guān)節(jié)軸承的結(jié)構(gòu)形式和工作機(jī)理與滾動軸承相比完全不同，為了延長關(guān)節(jié)軸承的使用壽命，關(guān)節(jié)軸承的配合關(guān)系、承載能力、擺動頻率和傾斜角范圍等影響因素都需要得到充分的考慮。本論文所涉及的某型號向心關(guān)節(jié)軸承主要應(yīng)用于航空工業(yè)上，其對工作性能的要求也比較高。
　　本論文首先利用 ANSYS軟件的 APDL語言編寫了某型號向心關(guān)節(jié)軸承靜載荷下的應(yīng)力場的求解分析

2、程序，在有限元模型中用剛性面來替代芯軸和軸承座，通過對比、分析關(guān)節(jié)軸承在不同載荷下軸承內(nèi)、外圈的應(yīng)力場分布，得到了關(guān)節(jié)軸承所能承受的最大極限靜載荷；并在進(jìn)一步的分析中采用線性最小二乘法，得到了向心關(guān)節(jié)軸承徑向載荷與軸承內(nèi)、外圈最大接觸應(yīng)力的關(guān)系公式。又以某型號桿端關(guān)節(jié)軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)為基準(zhǔn)，在 ANSYS有限元分析軟件環(huán)境內(nèi)，使用 APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語言二次開發(fā)建立了桿端關(guān)節(jié)軸承的參數(shù)化建模界面，通過該參數(shù)化建模界面可以實(shí)現(xiàn)桿端關(guān)節(jié)軸承的

3、三維有限元模型的快速建立，接著對桿端關(guān)節(jié)軸承在額定靜載荷下的應(yīng)力場進(jìn)行了分析，并與剛性支承下向心關(guān)節(jié)軸承的等效應(yīng)力分布進(jìn)行了比較分析，指出了剛性、柔性支承選擇方式計(jì)算向心關(guān)節(jié)軸承應(yīng)力場的差異。在此基礎(chǔ)上，采取了改變軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)大小的分析方法，對軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定了此向心關(guān)節(jié)軸承的最佳公稱直徑；又通過對軸承與芯軸、軸承座的不同間隙或過盈量等配合情況下的應(yīng)力場分析，確定了關(guān)節(jié)軸承在安裝、工作中過盈量、間隙配合量的合適選取范圍，在保

4、證了關(guān)節(jié)軸承能夠正常工作的同時(shí)，提高了關(guān)節(jié)軸承的使用壽命。最后，對傾斜工況下桿端關(guān)節(jié)軸承的應(yīng)力場分布進(jìn)行了求解分析，得到了向心關(guān)節(jié)軸承最大等效應(yīng)力隨著傾斜角的增大而增大，以及通過合理地控制傾斜角可以減小應(yīng)力集中部位的最大等效應(yīng)力的結(jié)論，給關(guān)節(jié)軸承傾斜范圍的選取提供了一定的理論依據(jù)與參考。
　　論文最后比較、借鑒了國內(nèi)外各大廠家關(guān)于關(guān)節(jié)軸承的壽命計(jì)算方法，分析了與關(guān)節(jié)軸承壽命相關(guān)的一些主要影響因素，比較了這些因素對通過不同壽命計(jì)算公