基于邊界元法的鋼絲滾道球軸承的理論及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鋼絲滾道球軸承作為一種非標(biāo)準(zhǔn)軸承，具有重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低，支撐剛度高以及尺寸設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)。在實(shí)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(dòng)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(dòng)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(duì)其真實(shí)的接觸情況進(jìn)行計(jì)算和分析。因此，尋找一種更為精確、合理的方法對(duì)滾動(dòng)體與鋼絲的接觸情況進(jìn)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(dòng)體的接觸模型，同時(shí)使用四邊形八節(jié)點(diǎn)單元和三角形六節(jié)點(diǎn)進(jìn)行單元?jiǎng)澐?，并形成了接觸點(diǎn)對(duì)。針對(duì)奇異積分分別采用

3、退化單元法和解析積分公式進(jìn)行計(jì)算，給出了相應(yīng)的退化單元?jiǎng)澐址椒?，推?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(duì)鋼絲滾道—鋼球擴(kuò)展型接觸問題進(jìn)行了數(shù)值計(jì)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(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較證明了本文方法的有效性與精確性。
　　設(shè)計(jì)并加工了鋼絲滾道球軸承接觸實(shí)驗(yàn)裝置，分別采用半徑為6.747mm和7.144mm的鋼球以及半徑