滚珠丝杠副非协调性接触特性研究

滚珠丝杠副中滚珠与丝杠滚道和螺母滚道的接触是一种典型的非协调性接触,这种接触的特性对滚珠丝杠副的承载能力、传动效率和定位精度等都有着重要的影响。为此,采用Hertz接触理论建立了滚珠丝杠副轴向接触刚度的求解公式,然后从滚珠丝杠副轴向负载、设计参数和材料属性等方面分析了滚珠丝杠副的接触特性,最后运用有限元分析软件ANSYS对滚珠与丝杠滚道的接触进行仿真,仿真结果与理论结果非常相近,从而验证了理论分析的正确性。研究结果为高速、重载和精密滚珠丝杠副的设计与使用提供了理论指导。

大型钢丝滚道球轴承的接触特性研究

将大型钢丝滚道球轴承中球-滚道之间的接触问题视为非协调性接触问题,采用Hertz理论分析了其非线性特性。理论分析结果表明,轴承组件的几何尺寸不影响接触特性,但其几何非线性依赖于材料的抗拉强度及硬度。采用螺旋电感测微仪对钢球-钢丝滚道和Si3N4陶瓷球-钢丝滚道两种接触方式进行了实验测试,通过对比发现,理论接触刚度均比实验测试值稍大,且相同条件下混合式的接触刚度比全钢式的接触刚度高,其主要原因是经典Hertz理论的假设忽略了库仑摩擦力的作用以及接触体弹性变形时往往伴随塑性变形的发生。理论和实验结果均表明接触体的材料非线性对接触问题影响显著。研究结果为大型钢丝滚道球轴承的预紧研究和工程应用提供了理论指导。

钢丝滚道球轴承的点接触问题有限元仿真

以某型飞行器三轴仿真转台主轴轴系中的钢丝滚道球轴承为例,通过ANSYSR对该滚珠-滚道间的非协调性接触问题进行有限元建模与仿真,发现最大接触应力发生在钢丝滚道的表面,而滚珠的最大接触应力发生在其接触面正下方短距离内。有限元分析结果有力地阐明了点蚀易在钢丝滚道接触表面形成并逐渐扩展的机理。本文的工作为进一步开展钢丝滚道的点蚀及磨损的实验研究提供了理论依据。

PC箱梁桥腹板竖向预应力锚固系统切向刚度的研究

为解决PC箱梁桥腹板竖向预应力失效的问题,建立了腹板竖向预应力锚固系统的非协调接触理论模型,利用位势理论和GW(Greenwood-Williamson)随机粗糙表面模型,求解了弹性半空间体在表面力作用下竖向预应力锚固系统的切向静弹性刚度与张拉力的函数关系,在此基础上进行了竖向预应力模型静载试验验证.结果表明:竖向预应力锚固系统的切向刚度随竖向张拉力的增加呈非线性递增.该研究对于竖向预应力锚固系统的单自由度系统动力学模型的建立以及竖向预应力筋张拉力的定量测试具有重要意义,也为纵向预应力检测提供了理论依据.