空间角接触球轴承非线性动态特性研究

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中文摘要：随着现代工业化的高速发展，航天智能制造装备需要更高的稳定性和可靠性。由于航天机构在轨维护困难，所以在初始设计阶段需要分析和预防服役过程中产生的各种故障。空间轴承为航天机构旋转关节最主要组成部分，其可靠性是机构正常运转和实现预订功能的基本保障。为揭示精密轴承的非线性动力学特性，建立考虑钢球数、轴向预紧量和动载荷的非线性动力学模型。求解接触点处的钢球与内、外圈之间的相对位移，建立系统的非线性动力学微分方程组，对微分方程组进行坐标变换，进行量纲一化处理，利用数值仿真软件求解量纲一化的非线性微分方程组，通过改变轴向预紧量，获得精密轴系系统的相图和庞加莱图，分析轴向预紧量变化对系统非线性动态特性的影响。结果表明，改变精密轴承的轴向预紧量，系统的运动状态发生变化；随着轴向预紧量的减小，系统由单周期运动经倍周期分叉进入多周期运动，然后经准周期运动进入混沌运动；在满足机构运行稳定性的条件下，降低轴向预紧量能够提高轴承的使用寿命；随着接触角的增加，系统由单周期运动经倍周期分叉进入多周期运动，然后经过不稳定吸引子最终进入混沌运动状态。借助仿真软件模拟不同预紧力和不同速度下的保持架质心运动轨迹，随着轴承转速的增加，保持架质心运动轨迹图像越来越规则趋近于圆且运动范围越来越大直到趋近一定数量便不再增长。随着内圈转速的增加，保持架质心运动速度成线性增加。合适的预紧力同样会使得保持架运转更平稳。设计并搭建了轴系刚度测量实验平台，用来开展特种装备关节精密轴系静态和动态刚度特性实验研究，通过实验发现随着初始预紧力的增大，轴系静态和动态刚度均为逐渐增大，且增长率减小。在相同预紧载荷情况下，随着转速增大轴系动态刚度逐渐变小。

作者：

于清焕

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关键词：

航天机构精密轴承非线性振动混沌理论质心运动轨迹刚度

授予学位：

硕士

学科专业：

机械工程

导师：

姚建涛、杨小川

学位年度：

2018

学位授予单位：

燕山大学

语种：

中文

中图分类号：