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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

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