回转支承材料及性能研究

2014届毕业设计论文

学生姓名：鲁飞学号：**********

所在学院：机械与动力工程学院

专业：机械工程及自动化

设计题目：回转支承材料及性能研究

指导教师：***

2014 年6 月3 日

南京工业大学本科生毕业设计（论文）

回转支承材料及性能研究

摘要

国内常用的回转支承内外圈材料为50Mn和42CrMo，但是材料发生滚道剥落、过度磨损的情况却屡见不鲜。本文以赫兹理论和有限元法为基础，对50Mn 和42CrMo材料的接触性能进行研究，主要内容如下：

（1）讨论50Mn和42CrMo的材料特点，基于经典赫兹接触理论对两种材料进行接触应力计算，并将计算结果进行对比。

（2）创建回转支承滚道与滚珠接触模型，利用ABAQUS软件对模型进行有限元分析，将仿真结果与理论计算结果进行对比。

（3）根据50Mn和42CrMo的有限元分析应力云图，探讨两种材料的性能差异。

（4）根据赫兹理论公式，推算出泊松比、弹性模量与材料接触性能之间的关系；根据金相图，观察50Mn热处理前后的性能变化。

关键词：回转支承；50Mn；42CrMo；接触应力；有限元分析

Abstract

Research on material and property of slewing bearing

Abstract

50Mn and 42CrMo are often used to make outer ring of slewing bearing,but it is common to see that the material occurs raceway spalling and excessive wear.This paper studies the contact performance of 50Mn and 42CrMo based on Hertz theory and finite element analysis,The main contents are as follow:

(1)Discuss the characteristics of 50Mn and 42CrMo,calculate the contact stress of that two material based on Hertz theory,then compare the two results.

(2)Create a model with a ball and raceway of slewing bearing,the model is meshed and analysis by ABAQUS,compare the simulation results and theoretical calculations.

(3)According 50 Mn and 42CrMo FEA stress cloud to explore difference of performance between the two materials

(4)According Hertz theory formular,calculate the relationship between modulus of elasticity，Poisson’s ratio and the properties of material;According the phase diagram,observe the change of 50Mn’s properties.

Kye words：slewing bearing；50Mn；42CrMo；contact stress；Finite Element Analysis

南京工业大学本科生毕业设计（论文）

目录

第一章绪论 (1)

1.1 研究的背景和意义 (1)

1.2 回转支承材料的研究现状 (2)

1.2.1 国内研究现状 (2)

1.2.2国外研究现状 (2)

1.3本文研究内容 (3)

第二章回转支承材料的强度计算 (5)

2.1回转支承的常用材料及其特点 (5)

2.1.1滚动体常用材料 (5)

2.1.2滚道常用材料 (5)

2.2滚道接触应力计算 (6)

2.2.1赫兹弹性理论 (6)

2.2.2滚道接触应力计算公式 (7)

2.2.3回转支承接触应力计算 (9)

2.3 齿轮强度计算 (12)

2.4 本章小结 (13)

第三章回转支承的有限元分析 (14)

3.1 有限元法及有限元软件 (14)

3.1.1 有限元法 (14)

3.1.2 ABAQUS软件介绍 (15)

3.2 基于ABAQUS的接触问题分析 (16)

3.2.1接触问题分类及解决方法 (16)

3.2.2 接触方式分类及选择 (16)

3.3.3 接触问题求解步骤 (17)

3.3 单排球式回转支承的有限元分析 (17)

3.3.2 划分网格 (19)

目录

3.3.3 边界条件和载荷 (19)

3.4 本章小结 (22)

第四章仿真结果分析 (23)

4.1 仿真结果与计算结果对比 (23)

4.2 不同材料的仿真结果对比 (24)

4.2.1 泊松比u对接触性能的影响 (24)

4.2.2 弹性模量E对接触性能的影响 (25)

4.2.3 热处理对接触强度的影响 (26)

4.3 本章小结 (27)

第五章总结与展望 (28)

5.1 全文总结 (28)

5.2 工作展望 (28)

参考文献 (30)

致谢 (32)