基于熱機(jī)耦合模型的球軸承接觸特性數(shù)值仿真.pdf

1、滾動軸承具有摩擦力矩低、功率損耗小、維護(hù)方便、壽命長等特點(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，對滾動軸承性能提出了愈來愈高的要求。而滾動軸承熱流耦合、熱機(jī)耦合以及動力分析方面的研究還處于起步階段，是目前研究的熱點(diǎn)。
　　論文課題來源于國家自然科學(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)動力學(xué)等理論相結(jié)合，針對高速滾動軸承系統(tǒng)，對軸承的多體靜力接觸、接觸傳熱、動力接觸等特性進(jìn)行研究。本文的主要研究工作如下：

2、
　?、偬接懥藵L動球軸承接觸分析模型不同網(wǎng)格劃分形式對計(jì)算結(jié)果的影響；通過滾動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、應(yīng)力場和應(yīng)變場。
　?、卺槍蝹€(gè)滾動體與滾道的接觸模型，應(yīng)用APDL編寫了滾道曲率優(yōu)化設(shè)計(jì)的命令流文件。在滿足強(qiáng)度的前提下，采用一階優(yōu)化方法對滾動球軸承滾道曲率進(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。
　　③建立了滾動球軸承內(nèi)腔潤滑油熱流耦合有限元模型，分析得到了流體的溫度場及

3、速度場的分布云圖。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，對滾動軸承進(jìn)行了接觸特性數(shù)值仿真，得到了滾動體與套圈間的接觸應(yīng)力、變形以及軸承溫度場。與未考慮溫度時(shí)分析結(jié)果比較，軸承自身摩擦發(fā)熱對滾動球軸承的變形及接觸應(yīng)力有較大影響。
　　④綜合考慮軸承徑向載荷及轉(zhuǎn)速的影響，應(yīng)用ANSYS/LS-DYNA軟件建立了滾動球軸承多體動力接觸有限元模型；用顯式動力學(xué)有限元法對內(nèi)圈施加不同轉(zhuǎn)速時(shí)的滾動球軸承進(jìn)行動力接觸分析