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滚动轴承是现代机械设备中不可缺少的一部分,它的主要功能是用来支撑机械旋转部件,因此得以降低设备在传动过程中的机械载荷的摩擦系数。因为滚动轴承具有结构简单、启动灵活、摩擦阻力小、维护简便、易于互换等优点,因此滚动轴承使用比较广泛。在实际工况中,轴承各个部件之间相互接触从而摩擦产生热量,导致整个轴承系统温度过高,引起轴承的热变形以及内部接触状态的改变,从而影响轴承的精度和寿命。因此,针对轴承热结构的研究具有重要意义。本文以角接触球轴承为例,围绕不同工况下轴承的热特性开展了以下工作:(1)以25TAC62B角接触球轴承为例,建立了轴承瞬态热分析有限元模型,计算了轴承发热功率,并利用ANSYS Workbench仿真了轴承的温度场和热变形,讨论分析了不同轴向力和不同转速工况下,轴承内外圈及滚动体三个部件的温升变化和温度分布;另外还分析了内外圈及滚动体的热变形变化和热位移趋势,在此基础上可以进一步分析滚动体与内外圈的接触区域变化等热特性,为轴承系统的温度场分析和分析摩擦热诱导的定位精度可靠性奠定了基础。(2)在轴承温度场分析的基础上,将温度场与接触载荷进行了耦合分析,得出了内外圈及滚动体的各接触点的载荷变化;将轴承的温度场与内外圈及滚动体表面进行了热-应力耦合分析,得出了内外圈及滚动体表面应力最大值、最小值及平均值的变化规律,为进一步分析轴承的承载能力提供了依据。(3)基于本文提出的轴承热结构瞬态分析模型,对轴承温升的随机性进行了分析,通过随机性分析,进一步得出了轴承中不同元件的热流对其温度值的影响效果,得出了外圈内滚道、内圈外滚道以及滚动体的热流量分别对其温度最大值、最小值以及平均值的影响,为进一步探索高速轴承的热诱导可靠性奠定了基础。(4)以机床进给系统的支撑轴承为例,对轴承瞬态热分析有限元模型进行了试验,证明了有限元模型的有效性。