《機械系統中滾動軸承多體接觸動力學研究》是依託昆明理工大學，由姚廷強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：機械系統中滾動軸承多體接觸動力學研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姚廷強
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
滾動軸承動力學研究通常採用等效彈簧阻尼器模擬滾動軸承的整體支承剛度或局部接觸剛度參數，忽略了滾動體和套圈、保持架的動態接觸關係、套圈結構彈性變形，尚不能完全描述滾動軸承的動態接觸振動回響和考慮滾動軸承動態性能的機械系統動力學特性。本課題針對滾動體和套圈、保持架的動態多體接觸、多參數耦合和時變非線性等難點問題對滾動軸承多體接觸動力學問題展開研究。運用曲線梁理論、多體動力學方法和三角格線法，建立外圈等效力學模型、滾動體和套圈、保持架的動態接觸力學模型和滾動軸承多體接觸動力學分析模型；研究動態接觸算法和動力學分析的廣義-α方法，計算模擬運轉狀態下滾動軸承的動態特性和接觸振動回響，進一步認識滾動軸承的接觸振動規律，進而研究考慮滾動軸承動態性能的機械系統動力學特性。對以動力學特性為目標的滾動軸承和機械系統動力學研究和工程套用具有理論指導意義，進一步豐富完善滾動軸承振動理論和機械系統動力學分析方法。
結題摘要
具有連續和間歇的多體動態接觸碰撞關係的滾動軸承及其系統動力學問題備受關注，成為保證和提高機械系統的動態性能及其工作可靠性的關鍵所在。本項目對滾動軸承多體接觸動態性能和考慮滾動軸承的機械系統動力學特性進行了理論研究和計算分析。提出了以分段的外圈剛體單元和鐵木辛柯梁單元的集中質量參數等效力學模型描述外圈的結構彈性變形和運動的方法，可用於考慮外圈結構彈性變形的高速、輕薄輕量化或大型滾動軸承及其系統動力學研究。從理論上導出了套圈滾道的表面描述方程，獲得了套圈體坐標系下相對位置和方向不變的三角格線模型，可套用於規則有序表面的接觸動力學研究，豐富了接觸動力學理論。完成了考慮滾動體、套圈和保持架動態接觸關係的滾動軸承動力學規律研究，進一步提出考慮滾動軸承動態性能的機械系統動態設計和動力學分析的新方法。 對滾動軸承動力學分析發現潤滑摩擦下保持架的運動規律和滾動體、套圈和保持架的動態接觸碰撞作用的關係，發展了滾動軸承動力學理論。聯合載荷下滾動體和套圈滾道的動態接觸力是正弦雙峰變化的，滾動體的旋滾比是周期變化的，角加速度與動態接觸力有相同的諧波倍頻成分。中等載荷下保持架出現多頻擬周期的平動運動和周期的自旋運動規律。對滾動軸承系統動力學研究發現多體動力學規律，滾動軸承具有不同的接觸振動特性，支承性能及其對系統的影響規律，保持架的穩定性與渦動規律，豐富了滾動軸承結合部的動力學分析方法。 開發了滾動軸承-轉子試驗台，不同品牌軸承的振動幅值差異較大，振動頻譜中並沒有出現柔性外圈的自由振動頻率，主要是耦合振動頻率，角速度頻率及其諧波倍頻成分。預緊力對加速度振動回響的頻率值和頻譜成分有著重要的影響，潤滑對加速度振動回響的頻率值影響相對較小，但對振動幅值的影響很大。
