滚动轴承故障机理的动力学分析基础

本书以滚动轴承故障动力学建模为理论基础，以揭示含故障轴承的振动响应机理为目标，论述了滚动轴承动力学建模方法，介绍了球轴承（普通球轴承、双半内圈球轴承、浮动变位轴承）、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承的动力学方程及求解流程；重点探讨了滚动轴承局部损伤故障动力学分析方法，对滚动轴承单点、多点和复合损伤故障下的振动响应进行了仿真分析及实验验证；从打滑和稳定性两方面开展了滚动轴承保持架动力学分析，也讨论了双半内圈角接触球轴承三点异常接触及滑动问题；最后分别介绍了滚动轴承与转子有限元模型、转子刚体单元的耦合建模方法，为工程中的旋转机械系统动力学分析提供理论基础。本书可供旋转机械相关领域从事滚动轴承故障诊断、转子动力学分析等研究的科技工作者使用，也可作为机械、航空航天、力学、能源等专业研究生的参考用书。

前言
第1章绪论1
1.1滚动轴承故障诊断概述1
1.2滚动轴承失效的基本形式2
1.3滚动轴承故障机理的研究现状与发展趋势5
1.3.1基于解析公式的故障机理分析6
1.3.2基于动力学模型的故障机理分析6
参考文献16
第2章滚动轴承动力学建模方法26
2.1引言26
2.2理论基础26
2.2.1接触模型28
2.2.2牵引模型32
2.2.3流体阻力33
2.3单列向心球轴承动力学建模34
2.3.1轴承元件间的相互作用关系34
2.3.2轴承动力学方程及求解39
2.4双半内圈球轴承动力学建模43
2.4.1轴承元件间的相互作用关系43
2.4.2轴承动力学方程及求解45
2.5浮动变位球轴承动力学建模47
2.5.1轴承元件间的相互作用关系48
2.5.2轴承动力学方程及求解53
2.6圆柱滚子轴承动力学建模53
2.6.1轴承元件间的相互作用关系54
2.6.2轴承动力学方程及求解59
2.7圆锥滚子轴承动力学建模62
2.7.1圆锥滚子轴承元件间的相互作用关系62
2.7.2双列圆锥滚子轴承动力学方程及求解66
参考文献71
第3章滚动轴承局部损伤故障动力学分析72
3.1引言72
3.2滚动轴承单点损伤故障动力学分析73
3.2.1球轴承单点损伤动力学建模与仿真73
3.2.2滚子轴承单点损伤动力学建模与仿真95
3.2.3实验验证106
3.3滚动轴承多点及复合损伤故障动力学分析112
3.3.1滚动轴承多点及复合损伤的数学描述112
3.3.2滚动轴承多点及复合损伤动力学仿真与实验113
3.4滚道局部损伤故障特征频率分析121
3.4.1转速、载荷及牵引系数影响123
3.4.2保持架兜孔间隙与接触角影响127
参考文献129
第4章考虑滚道表面形貌的滚动轴承动力学分析132
4.1引言132
4.2考虑表面形貌的圆柱滚子轴承动力学建模132
4.2.1滚道表面形貌特征132
4.2.2模型仿真分析流程133
4.3模型验证135
4.3.1仿真分析135
4.3.2实验分析137
4.4表面形貌对轴承振动响应的影响141
4.4.1表面波纹度对轴承振动响应的影响141
4.4.2表面粗糙度对轴承振动响应的影响144
参考文献146
第5章滚动轴承保持架动力学分析147
5.1引言147
5.2保持架打滑分析147
5.2.1转速的影响148
5.2.2径向载荷的影响150
5.2.3径向间隙的影响151
5.2.4保持架打滑对故障特征频率的影响152
5.3保持架稳定性分析165
5.3.1增大及维持保持架涡动半径的载荷167
5.3.2驱动保持架质心进行涡动的载荷171
5.3.3维持恒定涡动速度的载荷173
参考文献174
第6章双半内圈球轴承三点异常接触及滑动分析176
6.1引言176
6.2双半内圈球轴承异常接触条件分析176
6.2.1几何条件分析176
6.2.2受载工况下异常接触仿真181
6.2.3受载工况下异常接触实验183
6.2.4结构参数对轴承异常接触的影响188
6.3双半内圈球轴承接触椭圆内滑动分析192
6.3.1接触区域滑动分析192
6.3.2异常接触状态滑动分析195
6.3.3高速工况的滑动分析197
参考文献199
第7章滚动轴承--转子系统耦合建模方法200
7.1引言200
7.2滚动轴承动力学模型与转子有限元耦合建模201
7.2.1滚动轴承--刚性转子系统动力学模型201
7.2.2转子有限元建模及其与滚动轴承动力学模型耦合206
7.2.3实验验证209
7.3滚动轴承动力学模型与转子刚体单元耦合建模215
7.3.1转子动力学建模的刚体单元法215
7.3.2滚动轴承--转子系统动力学耦合模型223
7.3.3实验验证224
参考文献229
附录A坐标系变换232