1．目的及意义

目的：

了解齿轮和轴承设计方法的理论及应用，掌握adams软件在轮毂减速机动力学研究领域的应用；建立轮毂减速机轴承分析模型；分析不同服役工况轮毂减速机轴承动力学和振动幅频变化规律，研究轴承零件的动态相互作用。

意义：

轴承是机械系统中特别是各种选择机械中重要的支撑部件，其性能与工况的好坏将直接影响与之相联的转轴以及安装在转轴上的齿轮乃至整台机器设备的性能。通过学习adams，为研究轮毂减速机轴承动力学分析打下一定的基础；通过建立轮毂减速机轴承分析模型，分析不同服役工况轮毂减速机轴承动力学和振动幅频变化规律；通过adams对轴承动力进行仿真分析，分析轴承元件间的相互作用和滚动轴承的有关动力学特性。研究结果有利于降低轴承噪声、优化高速轴承动特性。因此，对其进行动静力学分析和结构分析以及模态分析，分析其在不同工况下的运动受力情况，找出故障机理，对于以后实际中解决轴承问题具有重大的科学意义和实际意义。

国内外研究现状：

JonesAB [1] 在1959年最早分析了轴承拟静 力学问题,用Coulomb摩擦定律研究了轴向载荷作用下的角接触轴承,分析了接触界面滑移、球的运动与滑动摩擦,奠定了球轴承的动力学基础随后又考虑了轴与支承的变形,建立了5自由度模型,得到了球与滚子轴承弹性变形的通解 [2] 。 其模型中没有考虑弹流润滑的作用和保持架对轴承力矩的影响,这一模型常被称为沟道控制理论,在存在润滑膜时,这一模型有重要缺陷。HarrisTA等后来考虑润滑作用发展了拟静力学方法。拟 静力学方法的主要缺点是不能分析轴承性能及其中影响参数随时间的变化。

1971年WaltersCT[3] 建立了4自由度球、6 自由度保持架模型,研制了BASDAP分析软件,首次分析了高速球轴承的动力学问题。该模型未考虑润滑膜的挤压效应和保持架的弹性,并且仅分析陀螺仪中的球轴承的拟动力学;在滚子与保持架的动态变化方面的分析是开创性的。1972年PoplawskiJV[4] 研究了滚子轴承的滑移、膜厚与保 持架上的力,分析中考虑了每个滚子润滑状态的不同,得到了保持架上滑移与载荷的变化规律。其理论模型不能分析滚子歪斜对轴承动力学性能的影响。1978年KannelJW等 [5] 分析了弹流润滑区的角接触球轴承的保持架运动,假设球在轴承平面内运动,并采用了Coulomb线性摩擦定律,讨论了乏油引起的摩擦力矩波动,认为球/保持架间摩擦、润滑剂粘度与球/套圈间润滑是决定保持架运动稳定性的重要因素。Kannel模型的优点在于详细分析了保持架运动在轴承性能中的作用,由于当时点接触全膜弹流润滑仍很不成熟,因此其球/滚道间作用力的计算在以后需要完善;此外,模型中保持架只有3个自由度。

1979年以来,GuptaPK[6] 发展了轴承动力学 分析,建立了6自由度球运动模型,基于古典微分方程组来分析轴承动态性能,首次系统研究了滚动轴承动力学的时变性能。分析了在弹流润滑时角接触球轴承的稳态运动与状态转化,主要应用于变载或变速时球的运动分析,其模型适应于各种球、滚道摩阻特性;摩阻力系数越小,则Gupta解与Jones理论解差别越大。他提出了轴承振动中的弹性接触频率与轴承运动学频率。GuptaPK假设滚子/保持架间为流体润滑或金属接触,求解了滚子运动模型来分析滚子运动及其动力学行为,得到了滚子/滚道间的作用、摩阻力与力矩;以实例滚子轴承分析了滚子歪斜、滚子/保持架与滚道/保持架间隙、径向预载荷对滚子和保持架运动的影响。由于对滚子/挡边间接触的简单处理、对摩阻力系数的简化,该模型仍有待完善。在与滚 子轴承分析就球/保持架、滚道/保持架间相互作用作相同假设后,他分析了球轴承的动力学行为;并以喷气发动机轴承为例,计算分析了轴承参数对其动力学的影响,认为轴承未对准很大程度上影响球/保持架、滚道/保持架间作用,从而影响保持架运动的稳定性;润滑剂的摩阻特性与载荷变化不仅决定了 动程度而且决定了保持架运动的稳定性。然而滚动体/滚道间常为混合润滑,对球/保持架、滚道/保持架间由流体润滑到干接触的过渡状态(混合润滑)仍需进一步研究。

1985年GuptaPK [6-7] 等用角接触球轴承做 试验来验证DREB和RAPIDDREB程序包的正确性。理论与试验结果都证实对保持架的涡动而言存在轴的临界转速,保持架的涡动速度与轨迹、保持架质心的轴向、径向速度的试验结果与理论计算结果相符;且在低速时,保持架质心的角速度的测试结果也与理论计算相吻合。后来他又修改了DREB,分析了固体润滑的重载高速球轴承的动力 学性能,认为球/滚道间的摩阻特性是最重要的因素,而对固体润滑涂层或转移膜的摩阻特性仍有待详细研究。