基于界面应力与磨损控制的滚动轴承润滑薄膜设计研究.pdf

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1、硕士学位论文基于界面应力与磨损控制的滚动轴承润滑薄膜设计研究RESEAERCHONLUBRICATIONCOATINGDESIGNOFROLLINGBEARINGBASEDONINTERFACIALSTRESSANDWEARCONTROL吕晓莹哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH213学校代码：10213国际图书分类号：621.873密级：公开工学硕士学位论文基于界面应力与磨损控制的滚动轴承润滑薄膜设计研究硕士研究生：吕晓莹导师：古乐教授申请学位：全日制工学硕士学科：机械设计及理论所在单位：机电工程学

2、院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TH213U.D.C：621.873DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEAERCHONLUBRICATIONCOATINGDESIGNOFROLLINGBEARINGBASEDONINTERFACIALSTRESSANDWEARCONTROLCandidate：LvXiaoyingSupervisor：Prof.GuLeAcademicDegreeAppliedfor：M

3、asterofEngineeringSpeciality：MechanicalDesignandTheoryAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着我国空间技术事业的迅速发展，固体涂层对空间机构活动部件满足高可靠性、长寿命、高精度的需求起到重要作用。固体涂层目前作为一种表面

4、处理工艺应用于空间轴承中，涂层的应力分析和寿命计算大都建立在简单的球-盘摩擦副中，关于滚动轴承中基于应力分析与磨损失效机理的涂层设计方法与磨损寿命计算鲜见报道。建立滚动轴承中涂层与滚道结合界面应力分析模型以及轴承中涂层的磨损寿命模型对固体润滑轴承的应用具有重要作用。以涂层的划痕实验获得的膜基结合力下的界面应力作为脱附判据。为获得可用于应力边界评价的滚子轴承中润滑薄膜与滚道结合界面的应力值，通过滚子轴承的拟动力学分析获得了滚动体与滚道的接触载荷；基于带涂层表面的接触变形分析，建立二维接触表面应力计算模型，获得了润滑

5、薄膜表面处的应力分布；基于二维集中力下镜像法的解，通过复化Simpson积分公式获得了涂层与基底结合界面的应力分布。建立了固体润滑滚动轴承涂层与滚道结合界面的应力分析模型。分析了涂层参数改变对应力的影响：软膜使得接触半径增加，结合界面处应力x值减少，接触边缘处应力值减少，硬膜与之相反。xy通过球轴承的拟动力学分析获得了滚动体与滚道接触载荷；通过三维拓展赫兹接触求得表面的应力分布；基于三维集中载荷下膜基系统镜像法的解，通过双重复化梯形数值积分求解了分布力作用下镜像法的解，并进行了验证。建立了球轴承中涂层与滚道结

6、合界面的应力计算模型。分析了涂层参数改变对界面应力的影响。软膜随着厚度的增加界面处值减少，的值增加，硬膜与之相似。xxz基于Archard磨损模型考虑轴承运行过程中滚动体与涂层接触区域的应力速度分布情况，建立了滚动轴承固体润滑薄膜磨损寿命模型。基于划痕实验临界载荷下的应力边界以及球盘磨损实验的磨损系数，编制了包含轴承拟动力学分析和应力计算与磨损寿命计算的软件程序，可实现轴承中固体润滑薄膜的参数设计以及磨损寿命计算。开发了滚动轴承固体润滑薄膜参数设计与寿命预测软件。关键词：滚动轴承；润滑薄膜；磨损寿命；膜基界面

7、应力I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofspacetechnologyinChina,solidcoatingplaysanimportantroleinmeetingtherequirementsofhighreliability,longlifeandhighprecisionfortheactivepartsofspacemechanism.Thesolidcoatingiscurrentlyusedasasurfacetreatmenttech

8、nologyinspacebearings.Thestressanalysisandlifecalculationofthecoatingaremostlybasedonthesimpleballdiskfrictionpair.Thedesignmethodandwearlifeoftherollingbearingbasedonthestressanalysisand