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滚动轴承是一种通用性很强的机械零件,广泛用于支承各类回转机械,并且往往是决定整个系统性能最关键的部件之一,其性能的优劣直接影响着整个主机的性能。为进一步提高直升机行星轮轴承寿命,本论文对其进行受力分析和优化设计。
在直升机和其它一些应用场合的齿轮传动系统中,行星齿轮常常集成在滚子轴承的外圈上。在一般的滚动轴承系统中,轴承座和轴的刚性都很好,轴承受力后套圈不会发生弯曲变形,仍为几何圆,只在滚动体和滚道间的局部发生接触变形。行星轮轴承的外圈相对比较薄,外圈要承受作用于齿轮上的轴向力、径向力和力矩载荷,致使外圈变形,使得它与轴承外圈刚体的载荷分布不相同;这时如果轴承结构设计不合理,将严重的降低该类轴承的使用寿命。在直升机行星轮轴承中,轴承外齿圈要承受接触载荷,外圈在工作时要发生弯曲变形,其滚动体负荷分布与一般的刚性支承轴承不同,常规的计算刚性支承轴承载荷分布的方法已不适用。本课题采用薄壁圆环的变形理论计算行星轮轴承外圈的挠曲变形,结合拟静力学的分析方法计算轴承的载荷分布,然后根据Lundberg和Palmgren的轴承疲劳寿命理论计算轴承的疲劳寿命,针对该轴承寿命与游隙的重要关系,采用格点法进行了优化设计。
在此基础上应用Matlab编程语言对含有滚动体接触变形的非线性方程组进行数值求解,并开发了一个此类轴承的计算机程序,通过该程序可以对轴承进行优化设计,只要输入轴承的相关参数,就可以计算轴承在不同游隙下的载荷分布及其疲劳寿命。