新型机械振动台的圆锥滚子力学特性.pdfVIP

华 南 理 工 大 学 学 报 （自然科 学版） 第４１卷 第１１期 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．４１　Ｎｏ．１１ ２０１３年１１月 （ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　２０１３ 文章编号：１０００５６５Ｘ（２０１３）１１００６８０５ 　 新型机械振动台的圆锥滚子力学特性 吴上生　胡子高　胡安涛　张志明 （华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州５１０００６） 摘　要：提出了新型机械振动台的基本结构和工作原理，重点研究机械振动台激振元 件———圆锥滚子的力学特性．采用拟静力学方法研究了圆锥滚子的各种受力情况，分析了 圆锥滚子的流体动力模型和摩擦力模型，建立了圆锥滚子的力和力矩平衡方程，发现在满 足平衡状况下，可实现新型机械振动台的上下振动；用ＡＮＳＹＳ软件对圆锥滚子进行了瞬 态动力学分析，并对其在一个运动周期内的应力分布响应进行了仿真，所得受力变形图表 明，运动过程中圆锥滚子应力变化不大，满足设计要求． 关键词：机械振动台；力学特性；圆锥滚子；模型；仿真 中图分类号：ＴＨ１２３　　 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００５６５Ｘ．２０１３．１１．０１１ 　　振动与利用技术是２０世纪后半期发展起来的 鉴于此，文中将采用拟静力学的方法对圆锥滚 一种具有广泛应用价值的科学技术，与工农业生产 子进行力学分析，建立起作用于圆锥滚子的摩擦力 联系十分密切，能创造巨大的经济效益，目前在工矿 模型，推导出圆锥滚子的力和力矩平衡方程．在此理 企业中，数以万计的振动机器和仪器已用来完成许 论分析基础上，利用Ａｎｓｙｓ软件对圆锥滚子进行瞬 多不同的工艺过程以满足各种要求．为了适应工程 态动力学分析，对圆锥滚子在一个运动周期内的应 建设领域对振动机械的重载、高速和耐用等实用标 力分布响应进行模拟仿真．通过这些分析和仿真来 ［１］ 验证机械振动台结构设计的合理性及工作的稳定性， 准需求，制造出高性能的振动装置，吴上生等 对 新型轴向推力式机械振动台进行了试验研究，作为 为新型机械振动台的设计制造和实验提供理论支撑． 一种创新型机械振动平台，其目前正处于理论研究 １　新型机械振动台工作原理及基本构造 和分析阶段． 文中以新型机械振动台的圆锥滚子为研究对 新型机械振动台三维设计模型如图１所示．基 象，对滚子进行力学特性分析和动力学模拟仿真，以 本工作原理如图２所示，其中支撑滚槽４、圆锥滚子 保证在重载荷高频率工况下机械振动台的振动效 ５和平台滚槽 ６是其产生机械振动的核心功能部 果．机械振动台工作时，圆锥滚子受到惯性力、摩擦 件．主轴２转动并带动支撑滚槽４绕主轴中心作旋 力、外载荷等作用，且各种力都与零部件的状态参数 转运动；安置在支撑滚槽４内的圆锥滚子５是激振 有关，如滚子的转速、润滑条件、零件的表面质量、温 元件，其在支撑滚槽４的推力和平台滚槽６的压力 度、润滑剂特性等，而这些参数之间又相互影响，所 综合作用下，产生自转并沿平台滚槽６的槽面滚动， 以圆锥滚子受力情况非常复杂． 平台滚槽６由于限位筒８的水平约束，产生具有固 　收稿日期：２０１３０４２２ 基金项目：广东省教育部科技部产学研结合项目（２０１１Ｂ０９０４００００１） 　作者简介：吴上生（１９６３），男，