摘要：关节轴承属于协调接触问题,其接触性能是进行轴承设计和性能评估的重要参数。关节轴承在实际工作过程中,会发生多自由的摆转,造成部分接触区域产生应力集中,导致轴承寿命下降,因此轴承的摆动对接触性能的影响分析具有重要意义。在复合摆动情况下,轴承的接触性能会更加复杂,目前还未见相关文献报道。鉴于此,考虑关节轴承实际发生偏斜和扭转实际工作工况,采用有限元仿真方法开展复合摆动下轴承的接触性能分析,得到轴承的接触性能变化规律,为实际轴承的设计和应用提供参考依据。结果表明:复合摆动工况下,摆角大小对关节轴承接触应力大小及分布产生明显影响,摆角使得接触压力呈非对称分布,且接触应力分布随着摆角的增大愈发接近边缘,易发生边缘集中效应。

摘要：通过编制适用于纳米级气膜润滑的数值算法,对正压和负压两种类型的磁头结构进行了数值分析,探讨了磁头结构中各个部分对磁头/磁盘系统的影响,以期为磁头表面结构的优化设计提供理论依据.研究表明:对于正压型磁头结构,气膜承载力和最大压力的位置对系统特性有着重要的影响,可通过改变滑轨结构分布来减小这两项性能参数;对于负压型磁头结构,可以通过改变对负压产生明显影响的结构部分来增大负压力的区域,以此消弱正压力的作用;此外,在设计磁头结构时不能忽略气膜刚度的影响,大的气膜刚度对磁头飞行的稳定性起着重要的作用.

摘要：随着轴承空间限制和高承载能力的目标要求,对传统负游隙对称型(初始接触角α01=α02=45°)双排四点接触球转盘轴承进行改进,提出负游隙非对称型接触角设计(α01为35°~60°,α02为90°-α01),并基于赫兹接触理论和滚动轴承设计方法建立负游隙非对称双排四点接触轴承的力学模型。结果表明:随着单向载荷轴向力Fa、径向力Fr和倾覆力矩M增加,主刚度在开始阶段基本呈下降趋势,随着单向载荷的增加非线性上升,负游隙的影响使得轴承的刚度变化曲线存在一个临界拐点;初始阶段随着轴向负游隙量的增加,轴承的初始预紧刚度都得到明显提高,但随着载荷的增加负游隙对轴承刚度的影响逐渐减弱,最终基本趋于一致;单向载荷条件下,当轴向负游隙为-0.03 mm和非对称接触角取α01=55°,α02=35°时,其综合轴承刚度最好;综合外载工况下,负游隙取-0.03 mm和非对称接触角取α01=60°,α02=30°或α01=35°,α02=55°时轴承综合刚性最佳。从提高轴承综合刚性角度考虑,非对称接触角设计和负游隙都可以起到明显效果。

摘要：接触角是轴承设计的一个重要参数,它直接影响轴承的变形、受力和寿命等特性。随着轴承空间限制和高承载能力的目标要求,对传统负游隙对称型(α01=α02=45°)双排四点接触球转盘轴承进行改进,提出非对称型接触角设计(α01=35°60°,α02=90°-α01),并建立非对称双排四点接触轴承的力学模型,分析非对称接触角对轴承载荷分布、轴承刚度和承载能力的影响。结果表明:随着非对称接触角的增大,非对称双排四点接触球转盘轴承四点接触球个数先减小后增大,轴承的最大接触载荷先减小后增大;单向载荷作用下,随着非对称接触角的增加,轴向刚度Kaa不断提高,径向刚度Krr和角刚度Kθθ在非对称接触角为60°时最大,45°时最小。联合载荷条件下,非对称接触角为45°和50°时的主刚度明显小于其它非对称接触角情况,辅刚度具有明显的对称性;在轴承正常工作区域,随着非对称接触角α01的增加,轴承的静承载能力基本呈下降趋势,以轴承静承载能力为选型指标可取非对称接触角α01=35°,α02=55°。

摘要：磁头与磁盘的特征高度目前已经下降到纳米量级,在此微小间隙下,气体表现出明显的稀薄效应特征。建立适用于纳米间隙下的控制方程,并根据方程特点采用特殊处理方法成功对控制方程进行数值求解,采用数值分析和实验方法分析表面结构变化对稀薄流域和磁头飞行姿态的影响。研究结果表明:在纳米级气膜润滑间隙下,采用逆Knudsen数来划分稀薄流域比仅从特征膜厚高度方面考虑更合理;负压型磁头的主要工作区间在滑流区和过渡区,且过渡流域所占比例要明显高于滑流区域。稀薄效应最大的区域不是在气膜厚度最薄的磁头尾部,而是在压力突然下降且气膜较薄的阶梯过渡区域;磁头U型气垫、尾端两侧浅台阶和中间台阶结构变化会影响气流流向,从而影响压力分布,使得稀薄流域也跟随发生变化。

摘要：为满足高功率密度传动系统对轴系轴承高承载和长寿命的指标要求,基于弹性力学理论和滚动轴承设计方法建立多点支撑轴系轴承的力学模型,通过数值计算精确获取轴系挠曲变形曲线,以及轴承载荷分布、接触角和接触应力等性能,进而分析驱动力矩和位置对轴承寿命的影响,给出轴系结构优化配置参数。研究结果表明:多点支撑轴系的挠曲变形对轴系轴承的载荷分配产生明显影响,在实际多点支撑轴系轴承性能计算中,要考虑轴系形变和轴系轴承的耦合作用,精确评估轴承寿命;从多点支撑圆柱滚子轴承最佳凸型设计角度考虑,中间列滚子轴承选择两边弧坡修型、右端滚子轴承选择全圆弧修型,有助于延长轴承使用寿命;从多点支撑球轴承80%爬坡率安全指标要求,驱动力矩为正常工况800 N·m时,内沟道极限设计接触角为40.6°,外沟道极限设计接触角为44.3°;从提高轴系轴承综合寿命角度,斜齿轮作用载荷位置的调整可以起到明显效果,在段距离为41~46 mm范围轴系轴承的综合寿命处于最佳区间。

摘要：根据所研究滚轮滚针轴承局部受载和支撑结构特点,建立考虑凸轮局部受载影响的轴承全柔性体有限元仿真模型,系统分析了轴承加载载荷、游隙和安装偏斜角对轴承的力学性能、刚度和寿命的影响,并通过数值和试验方法对仿真结果的正确性进行验证。结果表明:局部受载条件下,径向载荷和偏斜角对轴承接触性能和寿命产生较大影响,轴承游隙对轴承接触性能和寿命的影响较小;径向载荷和偏斜角的增加,使得轴承承载区域减小,原对称“驼峰”型滚针母线的接触压力分布逐渐向偏斜角方向过渡,造成“一高一低”的母线压力分布形貌,最大接触压力增加,使得轴承寿命快速下降,但在极限载荷和偏转角条件下,仍满足轴承设计寿命指标要求。

摘要：在磁头磁盘系统中,磁头尾端与磁盘的气膜最小,局部结构承受很大的气膜压力,其气膜压力的大小和分布对磁头飞行稳定性有重要的影响.采用优化设计理论对磁头尾端局部结构进行设计,可明显改善气膜承载性能.最后,采用提出的优化设计方法对负压型磁头结构进行设计.数值分析和实验测试表明,优化后的磁头结构飞高性能参数明显得到改善.

摘要：因轴连轴承高承载能力和长寿命的性能指标要求,提出三列滚动体混合式结构,通过两端圆柱滚子线接触形式提高轴承整体承载能力。为考核新型轴连轴承承载性能,基于柔性梁理论引入芯轴挠曲变形的影响,采用滚动轴承设计方法,建立新型轴连轴承力学分析模型,在此基础上研究了外载大小、外载位置和游隙因素对轴承载荷分布和刚度的影响。载荷分析表明:径向载荷增加,芯轴在各滚动体列产生的附加力矩增加,各滚动列最大接触载荷增大;载荷作用距离减小,芯轴在各滚动体列产生的附加力矩减小,各滚动体列的承载载荷明显下降;滚子列径向游隙的增加,各滚动体列的最大接触载荷增大,承载区域减小,载荷分布均匀性下降。刚度分析表明随着径向载荷增大,各滚动体列主刚度明显上升,而载荷作用距离减小和滚子列径向游隙增加,会造成各滚动体列主刚度一定程度下降。

摘要：采用理论分析和数值模拟相结合的方法分析了磁头承载面结构层深度变化对气膜性能的影响。结果表明:磁头的基层和次景层深度变化对气膜的正负压承载区域的压力分布产生明显的影响。其中次景层深度的变化主要对正压产生影响,随着次景层深度的不断增加,产生正压的滑块区域压力都明显下降,特别是磁头尾端滑块处的气膜压力变化最大;而基层深度的变化对正压和负压分布都产生影响,随着基层深度变化产生正压的滑块区域压力变化较大,表现更为明显。由于磁头结构层深度变化对正、负压力分布和总气浮力的作用,从而影响气膜承载力性能。在实际磁头结构设计中可以通过优化设计确定最佳各结构层深度,达到增加磁存储容量的目的。