第1篇 滚动轴承的基础知识 1
第1章 滚动轴承的基本结构形式与主要参数 1
1.1 滚动轴承概述 1
1.2 球轴承 2
1.2.1 深沟球轴承 2
1.2.2 角接触球轴承 5
1.2.3 三点、四点接触球轴承 6
1.3 滚子轴承 7
1.3.1 短圆柱滚子轴承 7
1.3.2 圆锥滚子轴承 9
1.3.3 圆柱滚子的边缘应力效应与修形滚子轴承 10
1.4 调心轴承 11
1.4.1 调心球轴承 12
1.4.2 调心滚子轴承 13
1.5 滚动轴承主要结构参数 14
1.5.1 滚动轴承的主要尺寸 14
1.5.2 轴承游隙与接触角 15
1.5.3 主曲率 18
1.6 滚动轴承的内部几何关系 20
1.6.1 沟道挡边高度 20
1.6.2 极限倾斜角 21
1.6.3 保持架偏移 21
1.6.4 密合度 22
参考文献 22
第2章 滚动轴承的材料体系及应用 24
2.1 概述 24
2.2 普通轴承钢 26
2.2.1 高碳铬轴承钢 26
2.2.2 渗碳轴承钢 27
2.2.3 不锈轴承钢 28
2.3 高温轴承钢 29
2.3.1 普通高温轴承钢W9Cr4V2Mo 29
2.3.2 高性能高温轴承钢8Cr4Mo4V 30
2.3.3 高温渗碳轴承钢13Cr4Mo4Ni4VA 32
2.4 保持架材料 34
2.4.1 钢保持架材料 34
2.4.2 有色金属保持架材料 35
2.4.3 非金属保持架材料 37
2.5 表面处理技术 39
2.5.1 表面强化处理 39
2.5.2 表面自润滑处理 44
2.6 新型轴承材料 46
2.6.1 陶瓷材料 46
2.6.2 新型高强材料 48
2.6.3 新型碳－碳保持架材料 51
参考文献 52
第3章 滚动轴承的寿命计算方法 56
3.1 基本额定寿命计算方法的对比分析 56
3.1.1 球轴承基本额定寿命计算方法 57
3.1.2 滚子轴承基本额定寿命计算方法 61
3.1.3 基本额定寿命计算方法的比较与分析 64
3.2 基于接触区应力分布的寿命修正计算方法 69
3.2.1 轴承内部载荷分布与套圈周向应力对寿命的影响 69
3.2.2 初始游隙对基本额定寿命的影响 71
3.2.3 过盈配合对基本额定寿命的影响 75
3.2.4 残余应力对基本额定寿命的影响 80
3.2.5 温度对基本额定寿命的影响 81
3.2.6 载荷及弯矩联合作用对基本额定寿命的影响 83
3.3 基于疲劳极限应力的寿命修正计算方法 86
3.3.1 基于应力－寿命关系的寿命修正计算方法 86
3.3.2 润滑对基本额定寿命的影响 89
3.3.3 污染对基本额定寿命的影响 93
3.3.4 高可靠度下额定寿命的修正算法 96
参考文献 97
第2篇 面向滚动轴承极限设计分析的理论和方法 100
第4章 滚动轴承稳态性能的数值分析 100
4.1 引言 100
4.2 滚动轴承的拟静力学分析 101
4.2.1 球轴承的拟静力学分析 101
4.2.2 圆柱滚子轴承的拟静力学分析 106
4.3 滚动轴承的拟动力学分析 114
4.3.1 球轴承拟动力学分析模型 114
4.3.2 高速球轴承动态性能的拟动力学分析结果 127
4.3.3 滚子轴承拟动力学分析模型 137
4.3.4 高速滚子轴承动态性能的拟动力学计算结果 144
参考文献 149
第5章 滚动轴承瞬态性能的数值分析 151
5.1 球轴承的动力学分析模型 151
5.1.1 球轴承动力学分析的基本假设及坐标系 151
5.1.2 球轴承内部零件相互作用模型 151
5.1.3 球轴承动力学方程及求解 163
5.2 高速球轴承的动力学行为分析 166
5.3 滚子轴承的动力学分析模型 170
5.3.1 滚子轴承动力学分析的基本假设及坐标系 170
5.3.2 滚子轴承内部零件相互作用模型 171
5.3.3 滚子轴承动力学方程及求解 179
5.4 高速滚子轴承的动力学行为分析 182
参考文献 189
第6章 滚动轴承－转子系统的耦合效应 190
6.1 滚动轴承－转子系统稳态动力学行为分析 190
6.1.1 Riccati传递矩阵法基本理论 190
6.1.2 考虑轴承动刚度的转子系统动力学特性计算方法 193
6.1.3 滚动轴承支承的单转子系统动力学特性 195
6.1.4 滚动轴承支承的多转子系统动力学特性 197
6.2 滚动轴承－转子系统瞬态动力学行为分析 201
6.2.1 转子系统瞬态响应的计算方法 201
6.2.2 滚动轴承－转子系统瞬态响应整体计算法流程 204
6.2.3 载荷谱对转子系统的瞬态响应及其对轴承动态性能的影响 205
6.2.4 突加不平衡力对转子瞬态响应及其对轴承动态性能的影响 208
6.3 高速滚动轴承与转子系统的非线性振动与耦合效应分析 209
6.3.1 球轴承－转子系统的非线性振动 209
6.3.2 滚子轴承－转子系统的非线性振动 220
6.3.3 考虑轴承波纹度的非线性振动分析 225
6.3.4 刚性转子系统非线性振动对滚动轴承动态性能的影响 229
参考文献 230
第7章 滚动轴承的热特性分析 232
7.1 滚动轴承的内部热源 232
7.1.1 轴承内部摩擦功耗的整体计算法 233
7.1.2 基于运动学动力学分析结果的轴承摩擦热局部计算法 234
7.1.3 整体法和局部法计算高速滚动轴承摩擦热的结果对比分析 240
7.2 滚动轴承的温度场及其分析方法 243
7.2.1 高速球轴承的温度场分析 245
7.2.2 高速圆柱滚子轴承的温度分析 249
7.3 高速滚动轴承的热影响分析 251
7.3.1 结构参数对轴承热影响的分析 252
7.3.2 工况条件对轴承热影响的分析 255
7.3.3 润滑条件对轴承热影响的分析 258
7.3.4 滚动轴承的瞬态温度场分析 259
参考文献 267
第8章 高速滚动轴承的分析软件简介 271
8.1 滚动轴承的三维参数化建模 271
8.2 拟静力学分析软件 278
8.3 拟动力学分析软件 281
8.4 热特性分析软件 284
8.5 动力学分析软件 287
8.6 轴承－转子耦合分析软件 292
参考文献 304
第3篇 滚动轴承的失效分析与试验技术 306
第9章 滚动轴承的失效模式及分析方法 306
9.1 接触疲劳失效 308
9.2 元件断裂 310
9.3 胶合失效 312
9.4 过量塑性变形 314
9.5 过量磨损 315
9.6 腐蚀失效 318
9.7 电蚀失效 318
9.8 卡伤、擦伤和烧伤失效 319
9.9 综合失效模式 320
9.10 滚动轴承失效分析方法 322
9.10.1 宏观分析 322
9.10.2 微观及几何分析 324
9.10.3 金相分析 327
9.10.4 工作条件分析 328
9.10.5 建立故障树 329
9.11 滚动轴承失效分析流程 332
9.11.1 轴承基础数据复查 332
9.11.2 相似性检查 333
9.11.3 复核复算 333
9.11.4 失效件及机理分析 334
9.11.5 重要轴承的故障复现 334
9.11.6 改进措施验证 335
9.11.7 失效分析报告 335
参考文献 335
第10章 滚动轴承的试验技术与方法 337
10.1 概述 337
10.2 轴承材料基础性能试验简介 338
10.3 润滑剂流变特性测试 339
10.3.1 润滑油拖动特性 340
10.3.2 润滑油高压流变特性 341
10.3.3 润滑脂流变特性 342
10.4 四球疲劳试验 343
10.4.1 四球疲劳试验机简介 343
10.4.2 氮化硅陶瓷球的疲劳试验结果与分析 344
10.5 球－棒疲劳试验 347
10.5.1 球－棒疲劳试验机简介 347
10.5.2 陶瓷球的抗污染能力试验 348
10.6 高速轴承材料胶合试验 350
10.6.1 航空发动机主轴轴承摩擦副胶合试验机设计 351
10.6.2 高速滑滚接触摩擦试验方法 356
10.6.3 M50摩擦副高温润滑表面损伤行为 357
10.7 苛刻工况下滚动轴承的试验机试验 359
10.7.1 轴承试验机技术 360
10.7.2 国外先进航空轴承试验器介绍 366
10.7.3 国内典型高速轴承试验器 367
10.7.4 高速轴承性能试验 375
10.8 其他类型试验 381
10.8.1 启停试验 381
10.8.2 断油试验 381
10.8.3 滚动轴承的冲击载荷试验 382
参考文献 383
名词索引 385