鋼絲滾道球軸承接觸破壞的機(jī)理分析及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鋼絲滾道球軸承被廣泛應(yīng)用于飛行器仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的實(shí)際生產(chǎn)中。然而傾覆力矩、殘余不平衡力矩以及循環(huán)交變的應(yīng)力往往導(dǎo)致疲勞、磨損和點(diǎn)蝕在其鋼絲滾道表面形成，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度。
　　本文以實(shí)際工程中某型號(hào)五軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的鋼絲滾道球軸承為背景，旨在揭示鋼絲滾道發(fā)生疲勞、磨損及點(diǎn)蝕的特征、規(guī)律和機(jī)理，為有效控制鋼絲滾道發(fā)生接觸破壞的難題和鋼絲滾道的新材料、新工藝研究奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本文首先基于Hertz接觸理論、疊加原理

2、以及Licht的研究工作，建立一個(gè)橢圓形積分域的數(shù)學(xué)積分模型，并在MATLAB中開發(fā)一套數(shù)值方法來求解鋼絲滾道球軸承接觸體內(nèi)部任意點(diǎn)的位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。數(shù)值求解結(jié)果表明：(1)橢圓形接觸斑作為積分域雖然求解過程比圓形接觸斑的復(fù)雜，然而其對(duì)于非協(xié)調(diào)性接觸來說更具有一般性。(2)越靠近接觸區(qū)中心，應(yīng)力積分計(jì)算的代價(jià)越大。
　　其次，在ANSYS中考慮接觸體的幾何非線性、材料非線性以及接觸非線性，采用APDL語(yǔ)言編程，分別對(duì)斜坡加載以及斜

3、坡卸載兩種接觸過程進(jìn)行仿真；獲得彈塑性區(qū)的von Mises接觸應(yīng)力、接觸應(yīng)變及其分布。結(jié)果表明：(1)接觸載荷導(dǎo)致鋼絲發(fā)生塑性變形并因此產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變。(2)接觸體發(fā)生彈性變形的同時(shí)也伴隨塑性變形發(fā)生。(3)集中的接觸載荷作用下導(dǎo)致I號(hào)鋼絲的接觸變形比II號(hào)鋼絲的嚴(yán)重。
　　最后，采用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)I號(hào)及II號(hào)兩種鋼絲進(jìn)行接觸破壞研究，通過掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopy, SEM）