滚动轴承内部缺陷动力学建模与数值仿真_刘静著_9787561281338

　　《滚动轴承内部缺陷动力学建模与数值仿真》从滚动轴承内部缺陷的非线性动力学问题与仿真出发，系统地论述了滚动轴承内部缺陷非线性激励机理及其典型算法和振动非线性特性及其建模方法，揭示了滚动轴承振动产生的根本原因及其振动特征。
　　《滚动轴承内部缺陷动力学建模与数值仿真》全书共9章，系统地阐述了滚动轴承内部元件的几何结构特征、接触关系与相对运动规律及其计算方法、摩擦动力学建模方法、波纹度激励算法与动力学建模方法、复合误差动力学建模方法、局部缺陷及其扩展过程中的动力学建模方法及滚动轴承声一振耦合建模方法等内容。
　　《滚动轴承内部缺陷动力学建模与数值仿真》可作为高等学校“滚动轴承动力学”课程的教材，也可供从事机械、舰船、航空航天、电机、动力或化工机械等方面工作的工程技术人员参考。

　　据统计，30%的旋转机械故障和44%的大型异步电机故障是由缺陷轴承引起的。滚动体在通过缺陷位置时会产生冲击脉冲，其冲击脉冲的幅度和波形与缺陷的形状和尺寸直接相关，对缺陷形状和尺寸与其冲击脉冲波形之间的关系和冲击脉冲响应特征的认识程度将直接影响轴承运行状态判断的正确性与可靠性。因此，要准确预测和识别轴承早期缺陷，防止因轴承突发缺陷造成的重大经济损失和人员伤亡，需要解决滚动轴承内部缺陷诱发的非线性激励机理及其振动响应特征这两个基础性的关键科学问题。
　　然而，轴承内部接触的非线性、轴和轴承座的耦合作用等因素的存在，以及滚动轴承经常处于变速和变载工况等因素的影响，对滚动轴承缺陷，尤其是早期局部缺陷的形状和尺寸与其冲击响应特征之间的关系尚未明了，制约了早期缺陷诊断的准确性和可靠性。因此，开展滚动轴承早期缺陷非线性激励机理及建模方法的研究，具有重要的理论意义和实际工程应用价值。
　　本书针对滚动轴承缺陷非线性激励机理与建模问题，开展波纹度和局部缺陷激励机理，时变位移激励和时变接触刚度激励耦合的滚动轴承缺陷动力学建模，滚动轴承缺陷边缘形貌特征演变的内部激励机理及动力学建模，滚动轴承声振耦合建模等研究工作。本书主要内容如下：
　　（1）针对滚动轴承内部元件之间接触关系和相对运动规律诱发的轴承性能演变的问题，对滚动轴承内部元件的主要几何特征、轴承元件运动规律及其计算方法进行了着重阐述，为滚动轴承动力学建模及性能优化奠定基础。
　　（2）针对滚动轴承内部打滑运动机理及润滑特性不清等问题，以角接触球轴承为例，提出角接触球轴承摩擦振动动力学模型，研究轴承滚道表面粗糙度、轴向载荷对滚动体运动状态和接触处润滑特性的影响规律，为滚动体与滚道接触处打滑抑制方法提供理论支撑。
　　（3）针对目前时变位移激励均匀波纹度模型难以准确描述均匀和非均匀波纹度诱发的滚动体与波纹度滚道之间时变接触刚度激励的问题，提出了时变位移激励和时变接触刚度激励耦合的滚动轴承波纹度动力学模型，分析了波纹度波数、幅值和非均匀分布形式对滚动体与内、外圈滚道波纹度表面之间的接触刚度和振动响应特征的影响规律，揭示了波纹度与滚动轴承通过频率及边频之间的关系。
　　（4）针对角接触轴承滚道表面波纹诱发的异常振动问题，提出了考虑摩擦和圆度/波纹度复合误差耦合激励的角接触球轴承动力学模型，研究了滚动体公转角速度波动、波纹度幅值、轴向载荷和圆度阶次等因素对轴承内圈振动加速度频谱特性、时域统计特征和滚动体运动状态的影响规律。
　　（5）针对目前基于单一函数的时变位移激励局部缺陷动力学模型不能准确描述实际局部缺陷表面轮廓诱发的振动响应特征问题，提出了滚动轴承滚道表面局部缺陷表面轮廓特征的简化表征模型及其冲击波形基本表征模型；基于分段函数，提出了时变位移激励和时变接触刚度激励耦合的滚动轴承局部缺陷动力学模型，克服了基于单一函数的时不变和时变位移激励局部缺陷模型无法描述局部缺陷边缘的弹性变形与局部缺陷深度对轴承振动响应特征影响的不足，创新了目前基于单一函数的局部缺陷模型，解决了不同类型局部缺陷的内部激励表征与动力学建模难题。
　　（6）基于滚动体与局部缺陷形貌特征及接触内在关系表征的思想，构建了局部缺陷边缘形貌特征演变诱发时变位移激励、时变接触刚度激励与局部缺陷尺寸之间关系的表达式，并基于Hertz接触理论建立了滚动轴承局部缺陷边缘形貌特征演变动力学模型，克服了基于尖锐边缘假设的滚动轴承局部缺陷动力学模型无法准确描述缺陷边缘形貌特征演变对滚动体与缺陷边缘之间的接触刚度及振动响应特征的缺点，创新了滚动轴承局部缺陷动力学模型，为滚动轴承局部缺陷边缘形貌特征随机演变动力学的建模奠定了基础。
　　（7）针对角接触球轴承振动与噪声之间的耦合难题，提出了角接触球轴承声一振耦合模型，研究了载荷、转速等工况参数对轴承噪声的影响规律；基于含局部缺陷和波纹度缺陷的耦合声一振耦合模型，研究了局部缺陷尺寸、波纹度幅值等参数对轴承噪声的影响规律。

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