多点支撑结构形变及轴系轴承承载性能分析

牛荣军， 刘越，唐红利，崔永存，邓四二

(1.河南科技大学 机电工程学院， 河南 洛阳 471003； 2.北京理工大学 机械与车辆学院， 北京 100081；3.中国北方车辆研究所， 北京 100072)

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多点支撑轴系轴承广泛应用于发动机、变速箱、机床主轴等机械传动机构中，其性能优劣直接影响到机械系统的运动平稳性、旋转精度和寿命等。随着高功率密度传动系统性能的提升要求，轴系轴承高承载、长寿命的指标也不断提高[1]。目前，在多点支撑轴系轴承的性能评估中仍多采用将支撑轴视为刚性的简化方法进行估算[2-5]，其结果一般会高估轴承性能，给主机的安全运维带来隐患。因此，考虑多点支撑结构的形变影响，进而优化轴系结构配置，提升轴系轴承综合疲劳寿命为高功率传动系统的研发提供理论依据，极具现实意义。

关于滚动轴承的承载能力，国内外学者已开展了较为深入的研究。刘越等[6]针对传动系统中典型的多轴承支撑轴系结构，提出了轴和轴承刚度耦合建模方法以及轴系结构精确变形迭代求解方法，获得了轴系的精确变形。罗祝三等[7]提出了考虑轴的弹性变形对多支点轴系中若干滚动轴承联合进行拟静力学分析的模型，分析结果表明设计中要考虑轴系变形轴承的影响。田程等[8]针对多支撑轴系分析的难点，提出了一种考虑轴承刚度耦合性和非线性的有限元计算方法。倪艳光等[9]基于有限元建模方法，分析了套圈变形对球轴承载荷分布以及刚度、寿命等力学性能的影响，结果表明薄壁球轴承要充分考虑套圈变形与支撑配合关系的影响。……