角接触球轴承可同时承受轴向载荷和径向载荷,在航天机构中得到广泛应用。随着航天技术的发展,对轴承的刚度、寿命等性能提出了更高的要求。因此,有必要对角接触球轴承进行研究。本文以空间二维转台所用的角接触球轴承为研究对象,对轴承进行了静力学分析、有限元分析和刚度分析,为角接触球轴承的分析和应用打下了基础。 本文首先在Hertz接触理论的基础上对角接触球轴承进行静力学分析。对Hertz接触理论进行详细介绍,总结出求解接触应力和变形的公式,结合角接触球轴承的载荷分布情况,对其进行理论计算。由于求解过程过于复杂,本文基于MATLAB对角接触球轴承的Hertz接触应力和变形计算过程进行了编程,应用该程序得到了71938轴承的接触解析解。该程序具有通用性和自动化的优点。 基于有限元分析软件MSC.Patran/Nastran建立了角接触球轴承的接触有限元模型。有限元分析结果与理论分析结果一致,说明应用有限元法对角接触球轴承进行接触分析是正确的。 利用Patran专用的二次开发语言PCL语言开发设计了角接触球轴承接触模型建模的参数化程序,并且将程序模块嵌入到Patran界面当中成为独立的分析模块,缩短了轴承分析时重复建模所需的时间,该模块对于角接触球轴承的接触分析具有通用性和自动化的优点。 在Hertz接触理论和刚性套圈假设的基础上对角接触球轴承的刚度进行了分析推导。由于本文所研究的轴承属于薄壁轴承,受轴向载荷时套圈的径向变形不可忽略,因此刚性套圈假设不再适用。本文在考虑套圈径向变形的基础上对经典的轴向刚度公式进行了修正,并且通过轴承轴向刚度试验和模态试验验证了修正模型的合理性。 目前轴承接触问题和刚度的研究比较广泛,但对于空间环境应用的薄壁角接触球轴承研究较少。本文对于低速、轻载的航天机构角接触球轴承的分析和应用具有一定的指导作用。