钢球表面展开过程滚动接触动力学分析-机械设计及理论专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Classified Index：TH113 Dissertation for the Master Degree in Engineering Dynamiac Analysis of Rolling Contact of Steel Ball Unwinding Process Candidate： Xia Chengtao Supervisor： Zhao Yanling Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Mechanical Design and Theory Date of Oral Examination： March, 2016 University： Harbin University of Science and Technology 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《钢球表面展开过程滚动接触 动力学分析》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独 立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他 人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名：夏成涛 日期：2016 年 3 月 28 日 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 《钢球表面展开过程滚动接触动力学分析》系本人在哈尔滨理工大学攻读 硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨 理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解 哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门 提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以 采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。 本学位论文属于 必威体育官网网址 □，在 3 年解密后适用授权书。 不必威体育官网网址□√ 。 （请在以上相应方框内打√） 作者签名：夏成涛 日期：2016 年 3 月 28 日 导师签名：赵彦玲 日期：2016 年 3 月 28 日 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 钢球表面展开过程滚动接触动力学分析 摘要 轴承是机械行业的“心脏”，钢球作为轴承常用滚动体，其表面质量直接 决定了轴承使用性能，而传统检测方式已难以满足市场需求，高效、高精检测 设备的研发，成为亟待解决的问题，如何获取实现球面完整表面信息，则是球 面无损检测的重要前提。本文针对球体的全表面展开问题，在运动分析、接触 分析和摩擦分析的基础上对钢球展开过程进行动力学分析及虚拟仿真分析。 为了建立钢球展开过程的动力学模型，首先对钢球展开机构进行运动分析， 根据展开轮的几何结构和接触约束关系，建立展开轮与钢球的接触模型，采用 牛顿迭代法对模型进行数值求解，得到钢球展开过程中球心的运动轨迹曲线和 展开轮上的接触轨迹曲线，通过轨迹曲线拟合出钢球展开过程中球心和接触点 的位置变化表达式；然后基于赫兹理论，对钢球与展开轮、钢球与驱动轮进行 接触处分析，建立接触力和接触变形量的关系表达式；最后结合运动分析和接 触分析，在库仑摩擦定律的基础上，建立修正的库伦摩擦模型，以便确定摩擦 力表达式。 在理论分析的基础，对钢球展开过程进行动力学分析，通过对钢球展开机 构零件间的相互作用关系分析，基于欧拉方法建立钢球展开过程的动力学模型， 采用四阶龙格库塔法对动力学模型数值分析，以便得到球心和展开轮的位移变 化曲线，确定钢球的接触状态，再进一步分析摩擦力变化曲线，判定钢球展开 过程中是否出现滑动摩擦，从而确定钢球展开情况。 为了验证动力学模型的准确和可靠，对钢球展开过程进行动力学虚拟仿真 验证，利用仿真软件的数据后处理功能，结合数值分析结果，对测量得到的钢 球和展开轮的转速、载荷、球心和展开轮位移等参数进行分析，验证动力学模 型分析结果的准确性；同时对不同载荷、转速等条件下的钢球展开情况进行分 析，判定影响钢球展开的主要因素，进一步验证动力学模型的可靠性。 本文通过对钢球展开过程的动力学特性分析，为检测样机的研制提供了理 论依据。 关键词 钢球；展开过程；修正库伦摩擦模型；动力学模型；虚拟仿真 I - Dynamic Analysis of Rolling Contact of Steel Ball Unwinding Proces Abstract The bearing is the heart of the machinery industry, the steel ball is rolling body in bearings, and its sur