论文部分内容阅读
轴承作为机械结构的重要组成部分在航空航天等各领域的装备中得到了广泛使用,轴承摩擦力矩对轴承的工作寿命以及使用精度具有重要影响,因此,研究重力及微重力下轴承的摩擦力矩显得至关重要。本文提出了一种测量重力与微重力下轴承摩擦力矩的方法并研制了实验装备,研究了重力与微重力下轴承摩擦力矩与载荷大小及速度的关系以及两者间的映射关系,主要研究内容如下:首先,基于相似性理论及重力平衡原理,提出一种可以实现测量重力与微重力下轴承摩擦力矩的方法,建立实验模型与原始模型之间的相似准则以及约束关系,论证了实验模型可以解决一类空间问题的可行性。分析了重力与微重力下空间任意具有单曲柄回转运动模式机构的关节轴承所受载荷的形式,对关节轴承在不同种载荷下的轴承摩擦力矩测量原理进行了分析。其次,基于提出的测量原理,设计测量装置并对其主体结构及重力补偿装置进行结构优化。此外,对测量装置的传动系统以及传感检测系统进行元器件选型,基于Qt以及工控设备搭建测量装置的软硬件系统,实验分析后找出误差源,最后对测量装置进行优化与分析,将改进后的零部件加工并且进行安装与调试。然后,对轴承摩擦测量装置的理论系统输出扭矩进行了实验验证,论证了测量装置系统输出扭矩的准确性。根据重力下载荷形式的多样性制定不同的实验方案,对径向载荷下、轴向载荷下、力矩载荷下以及微重力下深沟球轴承的摩擦力矩进行实验研究,分析了重力与微重力下深沟球轴承摩擦力矩在变载荷、变速度下轴承摩擦力矩的变化趋势,并根据实验结果拟合出在不同种载荷下,深沟球轴承摩擦力矩与载荷、速度之间的对应关系。最后,基于实验研究结果,分析了轴承摩擦测量装置的系统输出扭矩及轴承摩擦力矩在重力与微重力下的映射关系,并拟合出相应映射关系表达式。此外,基于相似理论,结合测量装置的轴承摩擦力矩映射关系,分析了空间任意具有单曲柄回转运动模式机构的轴承摩擦力矩及其在重力与微重力下的映射关系。