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第1篇 滚动轴承振动与噪声原理3

第1章 绪论3

1.1 滚动轴承振动与噪声问题的提出3

1.1.1 从滚动轴承性能谈起3

1.1.2 滚动轴承性能研究的现状3

1.1.3 滚动轴承振动与噪声研究中的问题4

1.2 滚动轴承振动与噪声研究的发展过程5

1.3 滚动轴承振动与噪声研究的发展趋势7

1.4 本章小结8

第2章 滚动轴承噪声的基本原理9

2.1 假设条件9

2.2 振动模型9

2.2.1 球轴承的几何模型9

2.2.2 球轴承物理模型10

2.2.3 振动方程的建立14

2.3 噪声模型15

2.3.1 基本假设15

2.3.2 噪声的数学模型15

2.4 典型声源结构在滚动轴承噪声模型中的应用20

2.4.1 轴承结构引起固有振动所产生的声压20

2.4.2 轴承套圈振动引起的声压23

2.4.3 球振动引起的声压24

2.5 滚动轴承声压级的计算25

2.6 实验与仿真25

2.6.1 实验条件25

2.6.2 实验与仿真结果26

2.6.3 实验结果和仿真结果的对比分析28

2.7 基于模型仿真的滚动轴承声压级分析30

2.7.1 谐波分布参数对声压级的影响30

2.7.2 轴承结构参数对声压级的影响31

2.8 滚动轴承结构参数33

2.9 本章小结与建议33

第3章 滚动轴承振动与噪声的关系36

3.1 概述36

3.2 实验安排与噪声的实验数据37

3.2.1 实验安排37

3.2.2 噪声的实验数据38

3.3 滚动轴承振动与噪声关系的统计分析39

3.3.1 加速度和声压级之间的统计关系39

3.3.2 速度和声压级之间的统计关系40

3.3.3 速度峰值和声压级之间的统计关系46

3.3.4 统计结果的综合分析51

3.4 滚动轴承振动与噪声关系的灰分析52

3.4.1 灰关联度分析52

3.4.2 灰绝对关联度分析57

3.5 本章小结59

第4章 滚动轴承噪声的谐波控制原理60

4.1 实验数据60

4.2 表面谐波分布参数与声压级的关系61

4.2.1 表面谐波分布模型61

4.2.2 谐波分布参数对声压级的影响63

4.3 谐波分布参数与声压级的优化64

4.3.1 谐波分布控制线的优化模型64

4.3.2 最优滚动轴承声压级函数65

4.3.3 分析与讨论69

4.4 本章小结70

第2篇 滚动轴承磨削谐波分布理论73

第5章 滚动轴承磨削谐波生成原理73

5.1 概述73

5.2 谐波的类型与性质73

5.2.1 谐波类型73

5.2.2 谐波性质75

5.3 准动力学谐波生成理论77

5.3.1 无心磨削成圆理论概述77

5.3.2 谐波的传递与构成78

5.3.3 磨削表面的谐波分布80

5.4 准动力学谐波生成理论的实践82

5.4.1 实践原理82

5.4.2 效果分析82

5.5 轴承表面谐波的FFT仿真源程序86

5.6 本章小结89

第6章 滚动轴承磨削谐波控制理论及应用90

6.1 滚动轴承磨削表面谐波的控制原理90

6.1.1 轴承表面谐波分布的统计特征90

6.1.2 轴承磨削表面谐波的计算机控制92

6.2 谐波控制系统的软件设计94

6.2.1 数据处理原理94

6.2.2 软件功能模块97

6.3 系统控制误差的分析与改善98

6.3.1 实验方案安排99

6.3.2 系统控制误差100

6.4 谐波控制的实验方法103

6.4.1 谐波控制的实验安排103

6.4.2 不同方案的谐波实验结果分析104

6.4.3 对疏波圆度误差的控制110

6.5 轴承磨削表面谐波的工艺过程诊断理论与计算机系统112

6.5.1 诊断系统功能模块112

6.5.2 工艺诊断的信息编码113

6.5.3 工艺过程的薄弱环节问题115

6.5.4 轴承表面谐波工艺过程诊断与控制的系统性实验117

6.6 本章小结122

第7章 滚动轴承振动与噪声的综合控制问题123

7.1 概述123

7.2 轴承振动与噪声的频率123

7.3 轴承的品质要求124

7.3.1 轴承零件124

7.3.2 轴承装配128

7.3.3 润滑剂与润滑129

7.4 纳米材料润滑技术简介131

7.4.1 问题的提出131

7.4.2 纳米材料的结构特性与减摩擦抗磨损原理132

7.4.3 应用分析135

7.5 低噪声轴承制造工艺过程136

7.6 本章小结138

第8章 谐波与圆度的范数评估方法139

8.1 谐波分布参数评估方法与实验研究139

8.1.1 谐波分布参数评估方法139

8.1.2 实验研究140

8.2 谐波分布参数数值计算的计算机程序142

8.3 谐波与圆度测量的误差理论145

8.3.1 问题的提出145

8.3.2 人为偏心与1次谐波145

8.3.3 谐波与圆度测量的误差146

8.4 谐波与圆度评价理论及其计算机仿真148

8.4.1 圆度评价的最大模范数最小法148

8.4.2 计算机仿真实验研究149

8.5 计算机仿真源程序151

8.6 本章小结156

第3篇 滚动轴承无心磨削与超精研过程的动态性能159

第9章 无心磨削工艺系统的动态性能159

9.1 无心磨削工艺系统的动态特性159

9.1.1 无心磨削工艺系统的振动模型159

9.1.2 无心磨削工艺系统的运动方程与固有频率161

9.1.3 无心磨削工艺系统的动态特性164

9.1.4 无心磨削工艺系统动态特性的控制166

9.2 无心磨削工艺系统的动态稳定性171

9.2.1 动态稳定性的基本概念171

9.2.2 支承式无心磨削再生振动的产生172

9.2.3 支承式无心磨削的稳定条件173

9.2.4 磨削稳定性的计算方法177

9.2.5 支承式无心磨削动态稳定性的实验研究178

9.2.6 外圆无心磨削的动态稳定性180

9.3 无心磨削的动态尺寸精度180

9.3.1 动态尺寸精度的概念181

9.3.2 动态尺寸精度的数学模型187

9.3.3 变值系统误差规律的确定189

9.3.4 无心磨削尺寸精度的评价与工艺控制191

9.3.5 动态尺寸精度评价的实验研究194

9.4 导轮的修整195

9.4.1 概述195

9.4.2 导轮的理想曲面196

9.4.3 导轮理想曲面的近似修整200

9.5 无心磨削的运动特性203

9.5.1 概述203

9.5.2 工艺系统与工件运动的关系205

9.5.3 工件运动学206

9.5.4 工件受力状态208

9.5.5 运动特性分析210

9.5.6 运动特性的实验验证与应用213

9.6 无心磨削工艺系统综合评价215

9.6.1 加工精度综合评价概述215

9.6.2 加工精度的构成和评价规则215

9.6.3 加工精度的实验安排与综合评价计算216

9.6.4 无心磨削系统加工精度综合评价的实验218

9.7 本章小结220

第10章 无心超精研过程的动态问题222

10.1 无心超精研方法概述222

10.2 无心超精研螺旋导辊的理论廓形及其简化222

10.2.1 工作原理222

10.2.2 导辊廓形方程223

10.2.3 有关参数的确定225

10.2.4 导辊廓形的简化227

10.2.5 计算实例228

10.3 加工螺旋导辊的砂轮截形设计229

10.3.1 砂轮理论截形229

10.3.2 边界条件232

10.3.3 砂轮简化截形233

10.3.4 导辊误差234

10.3.5 计算实例236

10.4 无心超精研的运动特性237

10.4.1 运动学238

10.4.2 动力学242

10.4.3 接触角对转动特性的影响246

10.5 本章小结248

第4篇 滚动轴承振动性能的实验评估与预测251

第11章 滚动轴承振动性能的因素分析与品质聚类251

11.1 因素分析与品质聚类概述251

11.1.1 因素分析问题251

11.1.2 品质聚类问题251

11.2 加工质量和滚动轴承振动的灰关联分析252

11.2.1 实验数据252

11.2.2 灰关联度分析254

11.3 滚动轴承振动性能影响因素的灰色定性融合分析256

11.3.1 轴承性能影响因素分析的定性融合模型256

11.3.2 解集获取的灰方法257

11.3.3 圆锥滚子轴承振动加速度影响因素的实验研究259

11.4 滚动轴承振动性能的灰类评估263

11.4.1 灰类评估原理263

11.4.2 灰类评估的实验研究265

11.4.3 细分灰类评估方法268

11.5 最优工艺方案的灰类评估271

11.5.1 数学模型271

11.5.2 应用案例272

11.6 本章小结277

第12章 滚动轴承振动品质实现可靠性评估278

12.1 产品品质的实现可靠性概述278

12.2 滚动轴承振动品质实现可靠性模型278

12.2.1 滚动轴承振动品质分级278

12.2.2 品质实现可靠性计算281

12.2.3 品质影响因素权重的确定281

12.3 品质实现可靠性的真值及其区间估计284

12.4 实验研究286

12.4.1 现场实验研究286

12.4.2 模拟实验研究296

12.5 本章小结301

第13章 滚动轴承振动性能不确定性的静态评估与动态预测302

13.1 实验方案与实验数据302

13.2 滚动轴承振动性能不确定性的静态评估303

13.2.1 滚动轴承振动性能不确定性的模糊范数法评估模型303

13.2.2 静态评估的步骤307

13.2.3 静态评估的实验结果分析307

13.3 滚动轴承振动性能不确定性的动态预测309

13.3.1 滚动轴承振动性能不确定性的灰自助预测数学模型309

13.3.2 动态预测的实验结果分析311

13.4 静态评估与动态预测结果的对比分析314

13.5 本章小结315

第14章 滚动轴承振动时间序列变异的泊松过程316

14.1 基本原理316

14.1.1 问题的提出316

14.1.2 滚动轴承性能的变异强度317

14.2 数学模型317

14.2.1 变异强度的原始信息向量317

14.2.2 变异强度的估计318

14.2.3 基于泊松过程的可靠性函数319

14.3 案例研究320

14.3.1 轴承性能可靠性预测案例320

14.3.2 轴承性能变异状态监控案例324

14.4 本章小结325

附录327

附录A 基于区间映射的牛顿迭代法源程序327

附录B 滚动轴承零件参数测量仪主要技术参数335

附录C 30204型圆锥滚子轴承的实验数据336

附录D 基于谐波分布的轴承噪声优化系统339

参考文献355