圆柱滚子轴承作为一种重要的基础部件,在各种旋转机械中得到了广泛应用,其运行状态往往直接影响到整个机械系统性能。本文对轴承力学特性和数值仿真模拟的研究既丰富了轴承基础理论,同时也能为轴承试验提供一定的理论指导。首先,对圆柱滚子轴承滚子与内、外圈接触问题进行了研究,由Hertz弹性接触理论给出接触区主要几何参数、接触应力以及弹性变形量的计算公式。其次,基于以上理论,对轴承载荷分布进行了研究,建立了轴承静态载荷分析模型;借助于虚滚子假设,建立了轴承动态载荷分析模型,得出了游隙、载荷、转速及滚子数四个变化条件下,静态和动态载荷分布规律。再次,依据Lundberg—Palmgren疲劳寿命理论,建立了疲劳寿命计算模型,进而得出不同结构参数和载荷参数对轴承疲劳寿命的影响规律。最后,在接触理论分析和载荷分布分析基础上,进行了最大载荷滚子和轴承的静力学、动力学有限元分析计算,并将仿真结果与前述理论解和试验结果进行对比,分析表明:理论解和试验数据均与有限元计算结果一致;随着径向载荷和离心力的增大,最大载荷滚子和轴承滚子与内、外圈接触应力相应增大;增大转速和载荷,减少滚子数会增大轴承在运转过程中滚子和内圈最大等效应力;随着保持架强度增大,轴承滚子最大等效应力值也稍有增大。综上所述,本文对圆柱滚子轴承载荷分布、疲劳寿命和数值模拟仿真三方面问题做了一定的研究,其结果具有较重要的理论意义和工程应用价值。