角接触球轴承的应力场与相对疲劳寿命分析

基于弹性接触理论及Ioannides及Harris疲劳寿命计算模型,分析了球径变化、沟曲率半径系数和径向游隙对角接触球轴承的Hertz接触应力、零件表层的Mises应力场及轴承疲劳寿命的影响。研究结果表明,角接触球轴承零件的表层裂纹源在沿轴承零件的周向平面内;轴承疲劳寿命随球径的增大而增大,随沟曲率半径系数和径向游隙的增大而减小。

对数修形圆锥滚子的弹流润滑分析

考虑接触体表面的弹性变形效应与润滑剂的压粘效应,建立圆锥滚子轴承的弹性流体动力润滑模型;并进行了完全数值解分析,得到了流体动压力分布、油膜形状与表面层内Mises应力分布。分析了对数修形圆锥滚子的弹流润滑特性。结果表明,直母线的圆锥滚子的弹流压力分布在滚子两端存在压力峰,并在滚子表层有应力集中现象;而对数母线的滚子在两端区域没有很高的压力峰和应力集中。滚子大端的流体动压力较高,而滚子的小端压力较低;在滚子的两端区域存在较小的油膜厚度,而且滚子小端的油膜厚度更薄;对数修形的圆锥滚子的最小油膜厚度增大,而中心油膜厚度减小;总体上对数修形滚子的弹流润滑状态得到改善。

对数修形圆锥滚子的接触分析

轴承的滚子修形是减小滚子边缘应力集中、提高滚动轴承疲劳寿命的重要措施。本文中建立了圆锥滚子接触的力学模型,依据圆锥滚子与内圈的接触方程,计算分析了接触应力和表层Mi-ses应力分布,并对比讨论了实际载荷大于或小于设计载荷时的接触应力分布和Mises应力场的变化。结果表明:对数修形后的圆锥滚子其端部应力集中情况得到了显著改善;且对于不同载荷的轴承要设计不同的修形量,以避免边缘效应的发生、提高接触疲劳寿命。

滚子偏斜对圆锥滚子与内圈接触的影响

滚子偏斜对高速滚子轴承的寿命有显著影响。文中分析了在直母线和对数修形母线两种母线形式下,GCr15圆锥滚子和Si3N4圆锥滚子无偏斜、向小端偏斜及向大端偏斜三种情况时与GCr15滚道接触的应力分布情况。结果表明,对GCr15滚子或Si3N4滚子,一旦出现滚子偏斜,其接触应力和Mises应力值将显著增加,疲劳寿命大大降低,但修形后偏斜时的应力值要小于修形前。由于Si3N4的弹性模量大于GCr15的弹性模量,同时泊松比小于GCr15的泊松比,修形前后Si3N4滚子的应力值都高于GCr15滚子的应力值,疲劳源的深度也比GCr15滚子的大。

对数修形斜齿轮的接触分析

齿轮修形能减少轮齿边缘应力集中,提高其接触疲劳强度。首次将对数修形曲线应用在斜齿圆柱齿轮修形设计上,建立了斜齿轮接触分析的力学模型,计算分析单齿啮合及双齿啮合时接触区内接触应力分布以及轮齿表层内Mises应力场。结果表明,在不同啮合位置轮齿端部应力集中程度不同;对数修形后的斜齿轮轮齿端部应力集中状况得到了显著的改善;不同接触线上的修形量不同,使得不同啮合位置齿面修形达到相同效果。