目的及意义：滚动轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。轴承在工作时会承受很大的载荷，在载荷的变化下，很容易产生疲劳破坏和失效事故。在一定载荷作用下，轴承在出现点蚀前所经历的转数或小时数，称为轴承寿命，轴承在损坏之前可达到的实际寿命是由磨损、损坏通常并非由疲劳所致，而是由磨损、腐蚀、密封损坏等原因造成，因此要求轴承有足够的强度和刚度，轴承表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。地铁轴承工艺复杂并且生产成本高昂，地铁在高速行驶时，轴承的工作环境复杂，因此对轴承的强度分析、寿命计算等显得至关重要，在制造前，对地铁轴承进行力学性能分析显得尤为重要。

国内外研究现状：滚动轴承静力学受力分析首先涉及滚动体与滚道间的弹性接触问题和轴承整体变形与平衡问题。对前者, Hertz 于1881给出了理论解。对于后者,也需要用Hertz 理论对轴承中的每个滚动体依次计算 ,然后综合 ,建立起一组非线性方程组再求解。Jones 在50年代建立了高速球轴承的套圈控制理论。在20世纪的摩擦学领域，弹性理论的发展, 使人们不仅了解导致许多高副零件获得有效润滑的非凡物理作用, 而且还搞清楚了从边界润滑状态到流体动力润滑状态的整个过程 。

国外对滚动轴承力学模型的研究经历了很长时间 。Stribeck首先应用 Hertz 理论建立了球轴承的静力分析模型, 于 1901 年推导出钢球的最大载荷 Q max与径向载荷 F 之间的关系 。Palmgren 等人对轴承在径向、轴向和力矩载荷作用下的变形与滚动体载荷分布进行了分析。在传统静力学分析方法的基础上, Jones A B首先于 1959 年提出了拟动力学分析方法, 可得到钢球上的真实载荷分布、可接受的疲劳寿命预测及轴承刚度。但滚道控制理论的不足之处是未考虑润滑剂的作用, 因此不能正确地预测轴承内部的滑动 。随着弹流理论的发展, 人们发现轴承中钢球与滚道接触处存在有弹流油膜,可避免金属直接接触, 并能较精确地推算出弹流油膜的形状、厚度及压力分布 。Harris 在此基础上建立了球轴承的新分析模型, Poplawski于1972 年对Harris 的方法做了改进 。Rumbarger 又提出了分析理论, 使拟动力学分析理论更日趋完善。Walters C T 在 1971年首先提出了动力学分析模型,考虑了钢球的四个自由度运动方程和保持架六自由度运动方程 。1977 年 , Harris T A 等进一步发展了他的分析模型 , 考虑了钢球受力与力矩不平衡时产生的惯性力和惯性力矩, 从而构成了轴承的动力学分析模型。1984 年 ,Gupta P K系统地分析了轴承各零件间的相互作用, 考虑轴承从开始起动的整个动力学过程, 建立了轴承系统的运动微分方程。 1991 年, Harris T A 编著的 Rolling Bearing Analysis内容包括滚动轴承理论分析的各主要方面和最新发展的主要成果,被公认为滚动轴承理论和技术方面的权威著作。1996 年,Meeks C R 建立了保持架六自由度动力学分析模型,并实现了各元件间的不同设计和不同复杂程度的计算机程序, 形成了一种经济有效的轴承分析工具。

国内刘泽九、罗继伟、刘春浩等在滚动轴承的额定载荷与寿命模型分析 、弹性接触问题的有限元模型分析 、结构振动的力学模型分析等方面做了有益的研究 ,丰富了轴承动力学的分析理论从国内外的发展现状看, 滚动轴承力学模型的研究经历了静力学分析 、拟动力学分析和动力学分析三个阶段 。弹流理论的应用标志着静力学分析方法的成熟, 然而静力学分析并不能对轴承的一些动态性能进行描述 ,进而发展到拟动力学分析方法 。拟动力学分析模型能解决轴承运动参数分析, 可基本满足工程需要 ,模型较完善 ,易于应用。但它尚不能完全描述滚动轴承的动态性能,因而进一步发展到完全的滚动轴承动力学分析。从理论的完整性看 ,动力学模型分析方法计及的影响因素最全 , 但由于高速下轴承各元件间动态特性复杂, 以及计及包括安装配合等各种因素必然带来数学上的复杂与困难, 使滚动轴承动力学理论迄今为止仍不很完善 。

2. 研究的基本内容与方案

研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

以圆柱滚子轴承为研究对象，采用有限元法对滚动轴承进行静态下和动态下的力学分析以及热应力分析。综合各方面因素建立滚动轴承的弹性有限元模型，仿真分析滚动轴承在各状态条件下的应力分布。分析动态条件下轴承的受力特点及运动特点。运用abaqus软件分析轴承滚道受力情况及特点。分析环境因素对轴承滚道应力应变的作用，揭示微颗粒引起轴承滚道应力危险点的机理。

技术方案及措施:

1.学习并掌握轴承方面的基础理论知识；

2.对轴承进行静态及动态分析；