[發(fā)明專利]一種求解高速角接觸球軸承數(shù)值的方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201711429560.9 | 申請(qǐng)日： | 2017-12-26 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN108228991B | 公開（公告）日： | 2021-04-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 賀平平 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 |
| 主分類號(hào)： | G06F30/17 | 分類號(hào)： | G06F30/17;G06N3/12;G06F17/11;G06F17/16 |
| 代理公司： | 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104 | 代理人： | 劉建芳 |
| 地址： | 472000 河南*** | 國省代碼： | 河南;41 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 求解 高速 接觸 球軸承 數(shù)值 方法 | ||
本發(fā)明提出了一種求解高速角接觸球軸承數(shù)值的方法，通過設(shè)置中間變量、迭代修正因子，簡化雅克比矩陣，以應(yīng)用于聯(lián)合載荷下高速角接觸球軸承的擬靜力學(xué)模型的數(shù)值求解中，具有準(zhǔn)確性高、可靠性強(qiáng)、計(jì)算簡便、速度快等優(yōu)點(diǎn)，是一種切實(shí)有效的角接觸球軸承力學(xué)模型的數(shù)值求解方法。本發(fā)明具有良好的可拓展性，可運(yùn)用至其它角接觸球軸承的數(shù)值計(jì)算中。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及高速機(jī)床主軸軸承設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種求解高速角接觸球軸承數(shù)值的方法。
背景技術(shù)
隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，需要高速高精度的機(jī)床來提高生產(chǎn)效率，降低加工成本，改善表面加工質(zhì)量。高速機(jī)床多采用電動(dòng)機(jī)與主軸融合在一起的電主軸。電主軸是一種直接依賴于高速軸承、電動(dòng)機(jī)、精密數(shù)控與精密制造等技術(shù)的高度機(jī)電一體化的功能單元，由于省去了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，其轉(zhuǎn)速一般可達(dá)到每分鐘幾萬甚至十幾萬轉(zhuǎn)。
電主軸內(nèi)部的核心支承元件主軸軸承，承受較大的徑向和軸向載荷，需具有較高的回轉(zhuǎn)精度和較低的溫升，盡可能高的徑向和軸向剛度，較長的、保持精度的使用壽命。因此，主軸軸承的性能對(duì)電主軸的使用功能極為重要。
角接觸球軸承可同時(shí)承受徑向和軸向載荷，且剛度高、高速性能好、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、摩擦系數(shù)小，維護(hù)成本低，因而在電主軸中得到廣泛應(yīng)用。由于軸承的受力變形在主軸變形中占到了30-50％。常采用擬靜力學(xué)分析方法求解角接觸球軸承在慣性效應(yīng)、位移約束、外載荷和速度等邊界條件下的大部分力學(xué)問題。目前，高速角接觸球軸承的擬靜力學(xué)模型的求解多采用Newton-Raphson方法，此方法存在初值難以確定、求解過程振蕩或收斂慢、雅克比矩陣不易直接求解等問題。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種求解高速角接觸球軸承數(shù)值的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在Newton-Raphson方法初值難以確定、求解過程振蕩或收斂慢、雅克比矩陣不易直接求解的技術(shù)問題。
本發(fā)明所提出來一種求解高速角接觸球軸承數(shù)值的方法，其特征在于：
步驟1：根據(jù)赫茲接觸理論和滾道控制理論建立高速角接觸球軸承的擬靜力學(xué)模型，建立幾何變形方程、受力平衡方程、內(nèi)圈受力平衡方程；
步驟2：在求解所述幾何變形方程、所述受力平衡方程時(shí)，引入中間變量縮減未知量的數(shù)目；
步驟3：在求解所述內(nèi)圈受力平衡方程時(shí)，采用簡化法求解雅克比矩陣；
步驟4：在求解所述內(nèi)圈受力平衡方程時(shí)，引入迭代修正因子；采用遺傳優(yōu)化策略和二分法優(yōu)化所述迭代修正因子。
優(yōu)選的，在本發(fā)明中，對(duì)于給定結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)的所述高速角接觸球軸承，在零游隙時(shí)第j個(gè)滾動(dòng)體初始狀態(tài)下內(nèi)外圈溝曲率中心距為：
A＝(fi+fo-1)dw (1)
其中，i表示與內(nèi)滾道相關(guān)的參數(shù)，o表示與外滾道相關(guān)的參數(shù)，dw為所述滾動(dòng)體直徑，f為滾道曲率半徑系數(shù)；
在聯(lián)合載荷的作用下，采用所述外滾道控制，所述高速角接觸球軸承的外溝道曲率中心固定，建立所述高速角接觸球軸承的所述靜力學(xué)模型，第j個(gè)所述滾動(dòng)體的所述幾何變形方程為：
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