论文总字数：22872字

摘 要

轴承作为现代机械的重要零部件，广泛应用于工业、农业、交通运输业和国防等领域。轴承制造业的发展与我国重大技术装备的制造水平息息相关，其生产水平的高低将会影响我国机械设备出口贸易的好坏。轴承一旦出现问题，轻则设备无法正常工作，重则造成安全事故，给人民财产造成巨大的损失。以交通运输行业为例，近年来交通运输业的飞速发展带来了很多便利，但是轴承磨损造成的安全事故也值得我们深思。轴承作为现代车辆不可或缺的一部分,其工作状态将会直接影响车辆行驶的安全。由轴承磨损导致的零部件故障给车辆的运行安全带来了重大的考验。目前国内外学者对轴承磨损进行了一定的研究,但是关于轴承磨损的产生原因和其影响因素的研究却不多。研究轴承磨损的影响因素，找出抑制磨损的方法是现代机械领域需要解决的一个重大问题。

本文将对普通轴承磨损因素进行研究,选取圆柱滚子轴承中的NU1005轴承为研究对象,介绍了轴承磨损的研究背景和意义,总结了目前国内外轴承的研究现状,建立了圆柱滚子轴承的三维模型,并对模型进行了有限元分析，对轴承磨损的影响因素进行分析，总结出相关结论。

研究结果表明：当轴承受到外界振源激励，其所受振动频率与其固有频率接近时，会使得轴承发生共振，共振会改变轴承内部结构的配合关系，导致轴承出现磨损现象。

关键词：普通轴承，有限元，轴承磨损，振动，影响因素

Abstract

As an important part of modern machinery, bearings are widely used in industry, agriculture, transportation, national defense and other fields. The development of bearing manufacturing industry is closely related to the manufacturing level of China's major technical equipment. Its production level will affect the quality of China's export trade of mechanical equipment. Once there is a problem with the bearing, the equipment will not work normally if it is light, and the safety accident will be caused if it is heavy, which will cause huge loss to people's property. Taking the transportation industry as an example, in recent years, the rapid development of the transportation industry has brought a lot of convenience, but the safety accidents caused by bearing wear also deserve our consideration. As an indispensable part of modern vehicles, the working state of bearings will directly affect the safety of vehicles. The failure of parts caused by bearing wear has brought a major test to the operation safety of vehicles. At present, scholars at home and abroad have done some research on bearing wear, but there are few researches on the causes of bearing wear and its influencing factors. It is an important problem in the field of modern machinery to study the influencing factors of bearing wear and find out the methods to restrain it.

In this paper, we will study the general bearing, select nu1005 bearing as the main research object, introduce the research background and significance of the general bearing, summarize the current research status of domestic and foreign bearings, and establish a three-dimensional model of the cylindrical roller bearing, And the finite element analysis of the model, the nu1005 bearing wear factors are analyzed, summed up the relevant conclusions.

The results show that when the shaft is excited by the external vibration source and the vibration frequency is close to its natural frequency, the bearing will resonate, which will change the matching relationship of the internal structure of the bearing and lead to the bearing wear.

Key words: Plain bearing, Finite element, Bearing wear, Vibration, Influence factor

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第 1 章 绪论 1

1.1 研究目的与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 课题研究内容 4

第 2 章 轴承三维模型的建立 6

2.1 SolidWorks软件简介 6

2.2 圆柱滚子轴承三维模型的建立 7

2.3 本章小结 8

第 3 章 轴承磨损的有限元仿真分析 9

3.1 有限元软件ABAQUS介绍 9

3.2 轴承磨损的相关介绍 9

3.3 轴承磨损的仿真分析 12

3.3.1 模态分析 12

3.3.2 谐响应分析 13

3.4 仿真结果分析 15

3.4.1 模态分析结果 15

3.4.2 谐响应分析结果 17

3.5 本章小结 18

第 4 章 轴承振动原因分析 19

4.1 外源激励引起的轴承振动 19

4.2 轴承自身结构或缺陷引起的轴承振动 21

4.3 本章小结 21

第 5 章 结论与展望 22

5.1 结论 22

5.2 展望 22

参考文献 24

致 谢 26

绪论

研究目的与意义

轴承在机械操作和工业生产中起着重要的作用,研究轴承磨损的影响因素,掌握相关的分析方法和轴承磨损的修复方法,可以提高轴承的使用寿命，对提高零件使用寿命和生产质量具有重要意义。因此,关于轴承磨损因素的研究在近年来广受关注。

轴承的磨损和失效不是突然产生的,这是一个逐渐积累的过程。轴承在实际运转中,摩擦的产生是无法避免，摩擦积累到一定程度，便会产生磨损。当轴承磨损到一定程度时,其已经不能满足正常的工作的需求,轴承便会失效。由于轴承磨损涉及数学、材料、物理化学、机械、表面工程学、动力学、热力学等多学科的知识^[1]，其磨损原因并非是一两句话便能描述的,因此,轴承磨损失效研究是一个具有挑战性的课题。目前对轴承磨损方向的研究主要是磨损失效的监测和预防以及轴承的剩余寿命预测这两个方向。国内外学者即使对轴承磨损进行了研究,也主要是针对轴承的具体使用情况进行失效分析,根据具体工况找出磨损原因,进而提出改进措施,关于轴承磨损的产生原因没有系统性的总结或者明确的说法。轴承磨损失效涉及多方面因素,不同的轴承其工作条件不同,磨损的成因也可能会有差别。因此,在对轴承的磨损进行研究时,需要具体到某一个轴承,分析具体的轴承磨损问题,对该轴承的磨损因素进行研究。

关于普通通用轴承磨损成因这方向的研究国内倒是较少。以往对轴承磨损这方向的研究主要是通过考察实际磨损现象,进行实际测量,通过观察其磨损状态和其实际工作情况对其磨损原因进行分析,对其磨损成因大多都是凭借经验进行揣摩猜测,最后进行实验验证。这种方法存在实验周期长、实验流程复杂、人力物力资源投入大和自动化程度低等缺点,一旦对轴承磨损成因的推测方向出现错误,便会导致整个实验失败,造成大量人力物力的浪费,带来很大的经济财产损失。如今,随着实体建模软件和有限元软件的发展优化,试验台和测量仪器等实验设备的不断改进升级,软件与实验的交互性更为密切,自动化、智能化已经成为其发展趋势,所以本课题中打算采用三维建模软件建立普通轴承中的NU1005型轴承模型,再结合有限元分析等软件来仿真分析该轴承的磨损因素。

本课题的研究主要集中在普通轴承方面,对轴承进行建模和有限元分析,利用软件对轴承磨损的影响因素进行分析,总结出相关结论。通过对轴承磨损的研究,希望能够为轴承设计和制造提供一定的帮助,为研制出综合性能强、工作寿命长的轴承贡献出自己的一份力量。

国内外研究现状

因轴承故障而导致的安全事故在国内外时有发生，给社会财产造成了巨大的损失。我们应该重视这个问题,从这些教训中汲取经验,避免事故再次发生。机器设备的正常运转过程中,轴承的磨损实时发生,尤其当轴承长期处于高速重载状态下,极易出现内外滚道及滚动体接触面的疲劳磨损、剥离、锈蚀等缺陷,这种较早期的轴承故障将导致机械设备的运行品质急剧下降,轴承磨损加剧,进一步发展为滚动接触面大面积剥离或润滑失效等故障,继而产生"热轴"或其他严重故障,影响设备的正常运转，甚至造成重大安全事故^[2]。因此，研究轴承磨损因素，找出抑制方法是保障生产制造业安全的重要内容。

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