电主轴角接触球轴承摩擦学和动力学耦合问题研究

角接触球轴承已成为高速电主轴主要的支承方式，它的摩擦学和动力学特性对高速电主轴精度、寿命和可靠性有着重要影响。本项目基于摩擦学、传热学、弹性力学和滚动轴承动力学等学科的基本理论和成果，采用理论分析、计算机模拟仿真与实验相结合的研究方法，研究高速条件下角接触球轴承摩擦力矩改进算法和磨损机理；建立考虑运动参数影响的电主轴角接触球轴承内部弹流润滑数学模型，分析轴承内部接触区油膜的压力分布、膜厚分布和温度分布等；建立考虑摩擦特性参数和结构参数变化的高速角接触球轴承拟动力学模型，分析各参数对高速角接触球轴承动力学特性的影响；研究高速角接触球轴承摩擦、润滑和动力学特性之间的相互作用和影响。研究目的是建立电主轴角接触球轴承摩擦学和动力学耦合特性分析的理论基础、使它的摩擦和润滑系统设计以及动力学特性计算更加精确和接近实际。

角接触球轴承已成为高速电主轴主要的支承方式，它的摩擦学和动力学特性对高速电主轴的精度、寿命和可靠性有着重要影响。然而，角接触球轴承摩擦学和动力学之间存在着复杂的耦合关系，这种复杂的耦合给角接触球轴承摩擦学和动力学特性的分析和设计带来了很大困难，也使分析结果与实际存在较大偏差。鉴于此，本项目对角接触球轴承摩擦学与动力学的耦合问题进行了研究。主要研究内容包括：1）搭建高速电主轴角接触球轴承摩擦润滑综合试验台；2）提出基于灰色系统理论的高速电主轴角接触球轴承摩擦力矩的建模和预测方法；3）高速电主轴角接触球轴承热弹流润滑分析；4）基于弹流润滑理论的高速电主轴角接触球轴承动力学特性和疲劳寿命分析；5）提出基于系统辨识理论的高速电主轴热位移动态建模方法。本研究主要研究了角接触轴承弹流润滑和动力学特性之间的相互作用和影响，研究成果将进一步充实角接触球轴承摩擦学和动力学特性分析的理论基础，使轴承摩擦和润滑系统设计以及动力学特性计算更加精确和接近实际。