开题报告新修改-拟动力学

特点
初步计算套圈整体位移， 弹性接触变形，接触载荷， 接触角等，求解快 对低速轴承载荷分布、接 触分析、疲劳寿命和磨损 计算计算精度较高 对高速工况下油脂润滑的 稳态动力学特性分析更精 确 求解困难，求解时间太长
立论依据
滚道控制理论 假设滚动体在外圈滚道接触处产生纯滚动，则 为外圈滚道控制，应用于高速工况。 假设滚动体在内圈滚道接触处产生纯滚动，则 为内圈滚道控制，应用于低速工况。 滚道控制理论也是轴承分析最常用的基础理 论，可以简化轴承的分析模型，但是与实际的轴承 运动情况不符。
研究方案和技术路线
轴向和径向联合载荷作用下的拟动力学分析具体方案
给定球轴承 和特定转速
拟动力 学分析
给定某一 预紧力值
刚度 计算 预紧力和刚度 的关系曲线
得到各个参数
研究方案和技术路线
拟静力学分析。通过对滚动体受力分析、接触变形分析、 轴承整体受力分析得到的方程组的求解，可以得到滚珠与
内外圈接触角，滚珠与内外圈接触变形量，滚珠与内外圈

立论依据 主要研究内容 研究方案、技术路线 主要创新点 可行性分析 预期成果 时间安排
预期成果

建立高速机床用轴承的理论分析模型，基于载荷和 热变形的考虑进行拟动力学分析，得到轴承在特定 工况下的工作状态分析方法。 基于分析得到的工作状态，给出轴承摩擦力矩的新 的计算方法进而得到发热量的计算方法。
立论依据
张葵和李建华也建立了以套圈控制理论为基础的 拟静力学分析条件下计算摩擦力矩的公式，以及在弹 性流体动力润滑(EHL)理论基础上计算轴承摩擦力矩的 公式。
总结：
对于摩擦力矩的计算，现有的研究都是基于套 圈滚道控制理论的拟静力学分析，并且对于旋滚比 的考虑也不够。本课题的动力学分析可以从本质上 描述轴承的运动和受力状态，在此基础上可以更加 准确的给出摩擦力矩的计算方法，而对于产热量的 计算可以参考现有的公式。
静力学模型 拟静力学模 型 拟动力学模 型 动力学模型
只考虑滚动体与内外滚道的法向接 触力，忽略保持架、密封圈及离心 力和陀螺力矩 不考虑滚道和滚动体之间的弹流润 滑拖动力对滚动体力学平衡的影响 及保持架对滚动体之间的碰撞问题 采用弹性流体动力润滑理论计算滚 动体与滚道的相互作用力，能够对 法向接触力和切向流体拖动力分析 考虑最全面


基于拟动力学方法，考虑油雾润滑条件下建立高速 角接触轴承的理论分析模型，基于建立的模型，对 轴承进行拟动力学分析，详细的描述轴承的工作状 态，并基于此给出摩擦力矩的更精确的计算方法， 进而给出适合高速轴承的热量计算方法。
报告主题
立论依据 主要研究内容 研究方案、技术路线 主要创新点 可行性分析 预期成果 时间安排
立论依据 主要研究内容 研究方案、技术路线 主要创新点 可行性分析 预期成果 时间安排
主要研究内容
研究内容：


油雾润滑高速角接触球轴承轴向和径向联合载荷作用 下的拟动力学分析 油雾润滑高速角接触球轴承发热量和温度场的分析计 算
油雾润滑高速角接触球轴承温度变化对轴承拟动力学 分析影响的研究 油雾润滑高速角接触球轴承特定工况下最佳预紧力值 的确定
立论依据
现有滚动轴承理论模型的主要问题：
①
②
③
分析模型多以滚道控制理论为基础，未找到代替该 理论的边界条件，因而无法揭示滚动体和滚道接触 面内的运动学力学现象。 切向的拖动力计算多用经验公式，精度不够，并且 温度变化对轴承的工作状态的影响也考虑不够。 考虑条件较全面的模型往往计算复杂，花费时间多。


得到轴承的转速、载荷和热变形对轴承刚度变化的 影响曲线，给出新的轴承刚度计算方法。
在核心期刊发表论文2篇。

时间安排
2009.9－2010.12 2011.1－3 2011.4－6 2011.7－8 2011.9－12 2012.1－5 阅读文献
确定分析模型
载荷作用下拟静力学分析 得到分析结构果 发热量计算和温度场分析 考虑热变形的拟静力学分析 比较分析计算结果 整理论文、准备答辩


立论依据

高端机床主轴对于轴承的性能有更高的要求。
较高的回转精度 较低的温升
较高的刚度，较长的寿命尤其是保持精度的寿命
立论依据

轴承作为机床的关键零件，其性能的好坏将直接影响 到机床的整体性能，为了提高高速精密机床的自主研 发能力，必须提高轴承的生产制造水平。 随着轴承工业的发展，从事轴承技术开发的人员也是 越来越多，因此对于滚动轴承更深层次的理论技术知 识的要求也越来越高。
立论依据
针对高速精密机床：
① 拟静力学方法只能计算法向接触载荷和变形， 要全面的揭示运动学和力学本质需采用拟动力 学模型； ② 现有的拟动力学模型都只是计算固定的参数， 不能揭示轴承的运动学和力学本质，还没有针 对机床油雾润滑条件下高速角接触球轴承的拟 动力学模型，对于温度变化的影响考虑也较少；
滚道之间的摩擦力，滚动体姿态角以及轴承的轴向变形量 带入滚动体与内外圈滚动的旋滚比计算公式计算旋滚比。
采用弹流润滑的思想计算轴承的切向流体拖动力和最小油
膜厚度。 计算轴承的刚度。
研究方案和技术路线
轴承发热量的计算和温度场分析研究具体方案
给定球轴承 和特定转速
给定某一 预紧力值
预紧力和温升 的关系曲线 温 度 场 分 析
拟动力学分析得到 的各参数 发热量计算
传热条件
研究方案和技术路线
由摩擦力矩计算的经验公式（基于拟动力学分析得到的
旋滚比和拖动力矩），计算轴承的摩擦力矩，根据由摩
擦力矩计算发热量的经验公式，计算轴承的发热量。 确定轴承的热量传递的边界条件，建立轴承的有限元分
析模型，得到轴承的温度场分布。
研究方案和技术路线
立论依据
国内外研究现状：

滚动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ承力学分析理论的研究现状 滚动轴承热分析的研究现状

立论依据
滚动轴承力学分析理论的研究现状
滚动轴承的力学分析是所有的分析中最基 本的，是进行其它分析的基础。常用的滚动轴 承理论分析模型有静力学模型、拟静力学模型、 拟动力学模型和动力学模型四种。
立论依据
适用条件
开题报告汇报结束
请在座的各位专家提出
指导意见


立论依据 主要研究内容 研究方案、技术路线 主要创新点 可行性分析 预期成果 时间安排
研究方案和技术路线
课题技术路线
调研及文献资料阅读
确定轴承分析模型及假设条件
轴向和径向载荷作用下的拟动力学分析 各参数计算 摩擦力矩旋滚比计算 刚度计算
轴承发热量计算及温度场分析 考虑温度变化影响下的拟动力学分析 确定最佳预紧力
温度变化对轴承拟动力学分析影响的研究及最佳预紧力的确定
给定球轴承 和特定转速 温度场 给定某一 预紧力值 确 定 最 佳 预 紧 力
油膜粘度及轴承接触角变化
拟动力学分析 刚度
热分析
温升
研究方案和技术路线
考虑温度和压力对润滑油膜粘度的影响，较准确的表达粘度与温 度和压力关系的公式为 ：
0 exp (ln 0 9 . 67 )[( 1 5 . 1 10
可行性分析

理论条件
通过文献阅读，详细了解了滚动轴承的分析理论和 弹流润滑理论。结合轴承的基本理论和弹流润滑模型可 以计算得到滚动体和滚珠之间的法向接触力和切向流体 拖动力。
可行性论证

已开展工作
分类整理了各类机床应用中轴承的组合方式及其优缺 点，确定了对于高速精密机床应该选用精密的角接触 球轴承作为支承，设计了一种高速精密机床用的轴承 支承结构。 确定了动力学分析中考虑的工况条件，从而确定了 对球轴承进行拟动力学分析的理论模型。
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温升使得轴承产生轴向和径向的热变形，因为预紧方式为定压 预紧，所以轴向变形对轴承参数无影响，而径向变形会使得轴承 的接触角产生变化。对于之前的动力学计算和热分析考虑油膜运 动粘度和接触角的变化重新进行。 最佳预紧力的值取满足刚度和温升关系的预紧力范围的中间值， 若发现还有继续优化的价值，再给出在满足条件的范围内的预紧 力优化方法。
立论依据 主要研究内容 研究方案、技术路线 主要创新点 可行性分析 预期成果 时间安排
主要创新点

在拟动力学分析中，考虑轴承的温度变化对润滑油 膜和接触角变形的影响，得到不同载荷和转速下， 轴承刚度的变化曲线。 对于油雾润滑的高速角接触球轴承，给出一种在特 定的工况下计算最佳预紧力值的方法。

立论依据

高速机床的主轴轴承都采用定压预紧的方式预紧，但 是可以随着转速和载荷的变化不断调整预紧力的大小， 主要通过一些结构或者控制装置实现预紧力调整，从 而使预紧力的值始终保持在最佳值。对于不同的工况， 机床的控制系统会计算相应的最佳预紧力值进行调整， 本课题的研究内容就是提供一种在某一工况下计算最 佳预紧力的方法。
硕士研究生开题报告 高速精密机床 主轴角接触球轴承最佳预紧力研究
硕士生：陈建伟 导 师：葛培琪 教授
报告主题
立论依据 主要研究内容 研究方案、技术路线 主要创新点 可行性分析 预期成果 时间安排
立论依据
研究背景：

中国机械工业已经逐步发展成为具有一定综合实力的 制造业，初步确立了在国民经济中的支柱地位。 我国已连续几年成为世界最大的机床消费国和机床进 口国，是世界第三大机床生产国。 我国的高端机床自主占有率低。


主要研究内容

研究对象
典型的高速机床轴承支承组合方式
NSK 7008C轴承参数
主要研究内容
拟解决的关键问题：

考虑油雾润滑条件的高速精密角接触球轴承拟动力学分 析模型的建立 ； 如何利用弹流润滑理论处理好滚动体和套圈的接触问题 及摩擦力矩计算方法的确定； 高速条件下如何定量描述旋滚比对于产热量的影响；
立论依据
课题意义：
建立高速精密机床主轴轴承的拟动力学分析模型， 对于更好的揭示轴承的运动学和力学本质有重要的理 论意义。 对于高速精密机床轴承的动力学特性分析，可以帮 助技术人员更好的进行轴承的研发，缩短研发周期， 节省费用，对于推进轴承行业的发展有很大的社会意 义和经济意义。 为机床工作提供最佳的预紧力，从而提高机床的工 作性能。
立论依据
滚动轴承热分析的研究现状
滚动轴承的产热主要是摩擦生热，分为滚动摩 擦和滑动摩擦，这里主要进行摩擦力矩计算方法的 讨论研究。 国外一些学者对角接触球轴承沟道曲率半径系数 与轴承摩擦力矩的关系进行了研究，在忽视钢球与沟 道之间的润滑油拖动特性并假设钢球与沟道之间的接 触运动为纯滚动的基础上，建立了摩擦力矩计算式， 并就沟曲率半径系数对轴承摩擦力矩的影响进行了理 论分析和试验验证。