新型四点接触球轴承的研制

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轴承是当代机械设备中一种重要的零部件,深沟球轴承作为滚动轴承中最为普通的一种轴承,其内外圈滚道的曲率半径略大于滚珠半径,主要承受径向载荷,也能承受较小的轴向载荷。为了使普通深沟球轴承在工作过程中运动更加平稳,且能承受较大的径向和轴向载荷,改变深沟球轴承内外圈滚道的截面形状,由半圆形变为椭圆形,使滚珠与内外圈滚道的接触点由单点接触变为两点接触,且接触点到滚珠中心的连线与轴承的中心截面成一定的接触角,使其既能承受较大的径向载荷,又能承受一定的轴向载荷。轴承滚道截面改变后每个滚珠与内外滚道成四点接触,且与盘形四点接触轴承结构(以承受轴向力为主)不同,在此,称为新型四点接触球轴承。  本文以新型四点接触球轴承为主要研究对象,首先对其椭圆形滚道的加工工艺进行分析,接着对滚道和滚珠接触截面的几何结构关系进行计算,得出了椭圆形刀具的长半轴和短半轴,以及轴承的径向最小间隙和接触角之间的关系式,为加工轴承滚道时选择和修正刀具参数,保证接触角以及最小轴向和径向间隙提供了理论参考。  其次分析了滚珠与内外圈滚道接触点处接触状况,将其接触点处的应力值与普通深沟球轴承接触点处的应力进行对比,并对接触应力情况进行了有限元仿真分析,从理论上验证其接触点处的应力要小于普通深沟球轴承的应力。  通过对新型四点接触球轴承进行动力学仿真分析,得出轴承各零件的应力随时间的变化规律,从理论上验证了新型四点接触球轴承在低速重载的情况下,运动平稳性要比深沟球轴承更好;研究了新型四点接触球轴承的寿命,并分析了影响因素,得出在低速、径向重载且附有较大轴向力的情况下,其寿命比深沟球轴承的寿命提高了近1.5倍。  最后,对新型四点接触球轴承进行动态性能测试实验,得到新型四点接触球轴承的位移和加速度信号波形,从实验的角度,证明了其运动的平稳性。为新型四点接触球轴承在企业加工和市场的应用提供了理论依据,也为以后的改进和提高其使用性能提供了理论参考。
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