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圆锥滚子轴承具有承载能力大、刚性高、旋转精度较高以及可以承受径向和轴向联合载荷等优点,被广泛应用于轴类零件的支撑系统。为了提高轴承的工作可靠性和稳定性,以及机械设备整体的工作性能,对圆锥滚子轴承的接触问题、动力学特性进行系统分析具有重要的意义。 本文以圆锥滚子轴承30206为研究对象,分析了单个滚子的受力及平衡问题,研究了滚子的载荷与变形关系,得出了滚子与滚道接触法向的接触刚度计算公式,分析获得了轴向游隙对轴承外滚道接触载荷分布的影响规律。提出了一种改进Hertz接触理论的二维区域接触问题的积分方程数值求解方法,计算获得了单个圆锥滚子与滚道之间的接触应力分布。并通过ANSYS有限元分析软件对全尺寸圆锥滚子轴承进行静力学接触分析,得到轴承内部各元件的应力分布,将有限元分析结果与数值求解方法计算结果进行了对比分析,验证了求解方法的有效性。以接触应力分析为基础,找出应力分布最为均匀的滚子廓形,确定其最佳的端点凸度量,给出了滚子凸度与径向载荷的合理范围。建立了圆锥滚子轴承动力学仿真模型,仿真获得了轴承在动态接触情况下各元件的应力分布、节点位移、速度及单元应力随时间的关系,得到了轴承在不同转速和径向载荷下的振动特性,并在轴承寿命试验机上进行振动试验,通过试验和动力学仿真结果对比分析,初步验证了仿真模型的有效性。