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申请/专利权人：东北大学;中国北方车辆研究所

摘要：本发明属于机械力学技术领域，提出了一种含保持架断裂的球轴承‑转子系统动力学建模方法。具体步骤依次为：建立含滚珠分布误差的球轴承模型；基于球轴承模型进行球轴承‑转子系统动力学建模；系统动力学模型求解；建立基于牛顿拉普斯和纽马克贝塔嵌套迭代的模型求解方法。本发明将保持架断裂等效为滚珠分布误差，进行表征保持架的断裂故障。考虑滚珠的离心及陀螺效应、接触变形与接触刚度的双向耦合影响以及三维游隙，建立了球轴承‑转子系统非线性动力学模型。提出牛顿拉普斯与纽马克贝塔嵌套迭代方法，解决轴承拟静力学模型与转子系统动力学模型的耦合问题。本发明所提模型可为轴承转子系统的结构设计及健康运维提供技术支持。

主权项：1.一种含保持架断裂的球轴承-转子系统动力学建模方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.建立含滚珠分布误差的球轴承模型；滚珠分布误差为考虑保持架断裂所产生；球轴承模型考虑滚珠的离心及陀螺效应、接触变形与接触刚度的双向耦合影响以及三维游隙影响；步骤2.基于球轴承模型进行球轴承-转子系统动力学建模；步骤3.球轴承-转子系统动力学模型求解；建立基于牛顿拉普斯和纽马克贝塔嵌套迭代的模型求解方法；判断滚珠是否在承载区，位于承载区时，计算滚珠的离心力Fcj和陀螺力矩Mgj，未位于承载区时，计算滚珠的离心力Fcj；判断轴承是否对中，对中时计算轴承的支撑刚度，不对中时，计算轴承支撑力；所述步骤1具体步骤如下：1.1获取球轴承节点在任意时刻下的自由度，以及球轴承模型几何关系和受力情况；球轴承节点的自由度通过振动位移Ub表示：Ub＝[δxδyδzθxθy]T,1式中，δx和δy表示球轴承节点的径向振动位移；δz表示球轴承节点的轴向振动位移θx和θy表示球轴承节点的倾覆方向振动的角位移；1.2考虑球轴承由于保持架断裂引起的滚珠分布误差；正常状态下，滚珠的分布角为滚珠分布误差为滚珠的实际分布角为： 式中，Nb表示滚珠个数；表示滚珠的初始方位角；ωr表示主轴运转角速度；t表示运转时间；表示滚珠分布误差；所述步骤2中的球轴承-转子系统简化为包括一根转轴、四个球轴承、一个承载块以及6个集中质量；位于转轴两端处的集中质量为两个圆螺母，其余集中质量为四个定位套；四个球轴承对称布置于转轴上，位于中间的两球轴承上搭载承载块；四个球轴承从左至右依次排序为球轴承1-球轴承4；径向外载荷通过承载块施加，其方向为-x方向；球轴承-转子系统的重力沿-y方向，承载块也起到支撑系统重力的作用。

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