慈海桥摩天轮特大型轴承研究

摘要

摩天轮的旋转支承部件——轴承是整个摩天轮的“心脏”，其性能直接影响到摩天轮能否正常运转。随着摩天轮高度的不断增加和形式的不断翻新，对于轴承的要求也越来越高。 本文的研究对象为即将修建的世界第一高度的慈海桥摩天轮的轴承。该摩天轮横跨在慈海桥上，与桥共用支撑结构，其旋转支承部件是钢结构件和机械部件的结合体。钢结构件和机械部件在精度要求上相差很大，因此给轴承设计制造造成了巨大困难。 本文针对摩天轮工程中轴承的具体设计要求，以轴承设计理论为依据，以现代设计方法为工具，创造性的提出三种可供选择的方案：轴承式、天平滚轮式和轴承滚轮式。在对各方案进行分析评价的基础上，选出其中的一种认为最合理的方案——轴承滚轮式。针对轴承滚轮式方案的具体结构建立起优化设计数学模型并进行优化计算。最后使用大型分析软件ANSYS对滚轮和滚道的接触部位进行接触应力分析，并将分析结果和传统赫兹理论的计算结果进行比较，验证在特大型轴承设计中使用传统赫兹理论进行接触应力计算的可靠性。 本文的结论和设计方法对于慈海桥摩天轮轴承方案的确定和详细设计具有参考价值。

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第一章绪论

1.1概述

1.1.1轴承及其作用

1.1.2滚动轴承的应用和设计技术

1.2轴承工业的现状及其发展趋势

1.2.1轴承工业的现状

1.2.2轴承技术的发展趋势

1.3课题的背景及其主要研究内容

1.3.1课题背景

1.3.2本课题研究的内容及意义

第二章轴承设计理论和方法

2.1轴承设计经典理论

2.1.1接触应力计算

2.1.2滚动轴承中的负载分布

2.1.3滚动轴承的动载荷和寿命计算

2.1.4滚动轴承的静载荷计算

2.2现代设计方法及其在轴承设计中的应用

2.2.1运用优化方法进行轴承设计

2.2.2轴承设计中的接触有限元法

2.3本章小结

第三章轴承的方案设计

3.1摩天轮轴承的设计要求和技术关键

3.1.1摩天轮轴承的设计要求

3.1.2摩天轮轴承设计的技术关键

3.2轴承的设计方案

3.2.1轴承式方案

3.2.2天平滚轮传动方案

3.2.3两种方案的对比

3.2.4轴承滚轮式方案

3.3本章小结

第四章轴承参数优化与有限元分析

4.1轴承滚轮方案的优化设计

4.1.1轴承参数优化分析

4.1.2优化模型建立与求解

4.2接触问题的有限元分析

4.2 1滚轮接触问题分析与模型的建立

4.2.2边界条件的设定求解

4.2.3算例与结果分析

4.3本章小结

第五章结论与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢