空间轴承可靠性

第1 章　绪论 1
1．1　研究目的与意义 1
1．2　航天机构可靠性分析 2
1．2．1　航天机构故障分析 2
1．2．2　航天机构空间轴承故障研究现状 7
1．3　空间轴承可靠性研究现状 7
1．3．1　空间轴承故障研究现状 8
1．3．2　空间轴承的寿命预测研究现状 9
1．4　影响空间轴承可靠性的基础理论 10
1．4．1　空间轴承温度场 10
1．4．2　固体润滑膜磨损 11
1．4．3　空间轴承间隙演化规律 12
1．4．4　空间轴承预紧力演化规律 13
1．4．5　空间轴承故障分析 14
1．5　本书主要内容与组织结构 15
1．5．1　主要内容 15
1．5．2　组织结构 16

第2 章　空间轴承热学特性分析 17
2．1　引言 17
2．2　摩擦力矩分析 17
2．2．1　滞后摩擦力矩 18
2．2．2　差动摩擦力矩 18
2．2．3　自旋摩擦力矩 19
2．2．4　内、外圈的总摩擦力矩 19
2．3　导热热阻 20
2．3．1　薄壁圆筒的导热热阻 20
2．3．2　球壳的导热热阻 21
2．3．3　圆柱体的导热热阻 21
2．3．4　平壁的导热热阻 21
2．4　轴承热传导分析 22
2．4．1　精密轴系简介 22
2．4．2　轴系组件的热阻抗 23
2．4．3　热传导分析 24
2．5　基于有限元分析空间轴承温度场 26
2．5．1　建立空间轴承模型 26
2．5．2　热载荷加载 27
2．5．3　仿真结果 28
2．6　轴承温度场的影响因素研究 29
2．6．1　理论分析与仿真研究 29
2．6．2　理论分析与实验研究 31
2．6．3　多因素耦合对轴承温度场的影响 34
2．7　小结 36

第3 章　空间轴承润滑膜磨损 37
3．1　引言 37
3．2　轴承运动学分析 38
3．3　轴承静力学分析 41
3．3．1　轴承的载荷 41
3．3．2　轴承受力与变形分析 42
3．3．3　轴承静力学模型 44
3．4　磨损理论与寿命模型 46
3．4．1　磨损机理及其计算 46
3．4．2　润滑失效的寿命模型 48
3．5　空间轴承磨损分析 51
3．5．1　转速对磨损的影响 51
3．5．2　轴向预紧力对磨损的影响 52
3．5．3　径向位置偏差对磨损的影响 54
3．6　小结 60

第4 章　空间轴承间隙演化规律 61
4．1　引言 61
4．2　空间轴承基础知识 62
4．2．1　空间轴承间隙 62
4．2．2　空间轴承刚度计算 63
4．3　装配对间隙的影响 64
4．3．1　圆环变形分析 64
4．3．2　过盈配合对内圈变形的影响 66
4．3．3　过盈配合对外圈变形的影响 66
4．3．4　过盈配合对间隙的影响 67
4．4　温度对间隙的影响 67
4．4．1　等温时温度对间隙的影响 67
4．4．2　非等温时温度对间隙的影响 68
4．5　预紧力对间隙的影响 69
4．5．1　基于赫兹理论分析预紧力与间隙的关系 70
4．5．2　基于有限元研究预紧力下的间隙 71
4．6　磨损对间隙的影响 73
4．7　间隙演化规律 74
4．8　小结 80

第5 章　空间轴承预紧力演化规律 82
5．1　引言 82
5．2　过盈量对初始预紧力的影响 83
5．2．1　轴承力平衡分析 83
5．2．2　轴承预紧力测试系统 88
5．2．3　基于LabVIEW 的预紧力测试软件 90
5．2．4　试验参数 93
5．3　磨损量对预紧力的影响 94
5．3．1　沟道结构参数变化 94
5．3．2　磨损后残余预紧力 95
5．4　交变温度对预紧力的影响 98
5．4．1　精密轴系组件的热变形 98
5．4．2　热变形后预紧力 100
5．5　工作载荷对预紧力的影响 101
5．5．1　轴承受载分析 101
5．5．2　基于轴承静力学的预紧力模型 101
5．6　预紧力演化规律 102
5．7　小结 113

第6 章　空间轴承失效模式及失效机理 115
6．1　引言 115
6．2　失效模式及机理 115
6．2．1　空间轴承许用预紧力 116
6．2．2　交变温度诱发的失效模式 117
6．2．3　适应交变温度的可靠性区域 120
6．3　基于磨损失效的预紧力优化 122
6．3．1　空间轴承磨损失效 122
6．3．2　预紧力优化过程及结果 124
6．4　实验总体设计 125
6．4．1　实验系统分析 125
6．4．2　预紧力测试步骤 128
6．5　基于热变形减缓预紧失效 129
6．5．1　热预紧力演化实验结果 129
6．5．2　减缓热预紧力的方法 130
6．6　小结 132

参考文献 134