潤(rùn)滑可靠性建模理論及應(yīng)用 陶友瑞，裴佳星，吳淼杰，段書用 新工科 潤(rùn)滑 建模
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- 作者：陶友瑞，裴佳星，吳淼杰，段書用
- 出版時(shí)間：2025/9/1
- ISBN：9787111788188
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TH117.2
- 頁(yè)碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
潤(rùn)滑可靠性分析方法是以機(jī)械傳動(dòng)部件潤(rùn)滑為研究對(duì)象，在經(jīng)典彈流潤(rùn)滑理論的基礎(chǔ)上進(jìn)一步結(jié)合隨機(jī)過程、可靠性理論等形成的一個(gè)新興的交叉理論方法�？紤]到機(jī)械傳動(dòng)中源于材料參數(shù)、幾何參數(shù)、轉(zhuǎn)速和載荷等方面的不確定性，運(yùn)用潤(rùn)滑可靠性分析方法，能夠有效解決不確定性因素作用下傳動(dòng)部件的潤(rùn)滑狀態(tài)難以用確定值或函數(shù)描述的問題。為此，本書首先討論當(dāng)前彈流潤(rùn)滑研究、齒輪和軸承的不確定性研究與可靠性研究的發(fā)展現(xiàn)狀，然后系統(tǒng)梳理和闡述了經(jīng)典潤(rùn)滑理論，構(gòu)建了混合彈流潤(rùn)滑理論和潤(rùn)滑可靠性建模理論，最后詳細(xì)地介紹了潤(rùn)滑可靠性建模理論在齒輪和軸承不確定性潤(rùn)滑問題中的 應(yīng)用�！ ”緯梢宰鳛楣こ虣C(jī)械、車輛、航空航天等領(lǐng)域從事彈流潤(rùn)滑計(jì)算分析及其工程應(yīng)用的科研人員，以及高等院校相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生的參考用書。
潤(rùn)滑可靠性分析方法是以機(jī)械傳動(dòng)部件潤(rùn)滑為研究對(duì)象，在經(jīng)典彈流潤(rùn)滑理論的基礎(chǔ)上進(jìn)一步結(jié)合隨機(jī)過程、可靠性理論等形成的一個(gè)新興的交叉理論方法。
由于自身參數(shù)和外部激勵(lì)的隨機(jī)性，齒輪和軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)和特性具有不確定性。目前，大多數(shù)潤(rùn)滑理論都是以確定性分析方法為基礎(chǔ)的，無法量化齒輪和軸承服役過程中不確定性對(duì)潤(rùn)滑性能的影響，限制了潤(rùn)滑理論在工程實(shí)際問題中的應(yīng)用。作者將可靠性理論融入潤(rùn)滑分析中，致力于解決不確定性因素作用下的潤(rùn)滑分析難題，提出潤(rùn)滑可靠性建模理論，并將該理論應(yīng)用在齒輪和軸承潤(rùn)滑問題中。本書匯集了作者多年在潤(rùn)滑可靠性領(lǐng)域的研究成果�！ 」こ讨械臐�(rùn)滑問題復(fù)雜多樣，本書以線接觸齒輪和軸承為例，建立了潤(rùn)滑可靠性分析理論和方法，開發(fā)了計(jì)算程序，涉及非牛頓流體、非高斯摩擦表面、自身參數(shù)不確定性、外部載荷不確定性和轉(zhuǎn)速不確定性等多個(gè)方面的潤(rùn)滑可靠性問題。 本書分上下兩篇：潤(rùn)滑可靠性基礎(chǔ)理論和潤(rùn)滑可靠性應(yīng)用。上篇（第2章至第3章）是理論基礎(chǔ)，下篇（第4章至第7章）是潤(rùn)滑可靠性基礎(chǔ)理論在齒輪和軸承傳動(dòng)中的具體應(yīng)用�！ 〉�1章緒論：主要探討潤(rùn)滑可靠性建模理論的背景和研究意義，指出不確定性因素作用下潤(rùn)滑分析的關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)難點(diǎn)，綜述目前的研究現(xiàn)狀�！ 〉�2章混合彈流潤(rùn)滑基礎(chǔ)理論：主要介紹經(jīng)典平均流量理論、適用于非牛頓流體的平均流量模型、非牛頓流體混合彈流潤(rùn)滑、非高斯表面混合彈流潤(rùn)滑等內(nèi)容，幫助讀者掌握必要的混合彈流潤(rùn)滑基礎(chǔ)建模理論�！ 〉�3章潤(rùn)滑可靠性建模理論：主要介紹潤(rùn)滑可靠性建模中涉及的可靠性理論、可靠性分析方法、潤(rùn)滑可靠性的定義，以及齒輪和軸承的潤(rùn)滑可靠性模型等內(nèi)容�！ 〉�4章考慮參數(shù)不確定性的齒輪潤(rùn)滑可靠性分析：齒輪自身參數(shù)不確定性主要體現(xiàn)在材料物理參數(shù)和結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)，介紹考慮齒輪自身參數(shù)不確定性的潤(rùn)滑可靠性問題。 第5章考慮外部載荷不確定性的齒輪潤(rùn)滑可靠性分析：齒輪系統(tǒng)在某些應(yīng)用場(chǎng)合受到的外部載荷具有隨機(jī)性，介紹齒輪副在隨機(jī)載荷作用下的潤(rùn)滑可靠性問題，屬于齒輪動(dòng)態(tài)可靠性問題�！ 〉�6章載荷和轉(zhuǎn)速不確定情況下軸承潤(rùn)滑可靠性分析：在實(shí)際服役條件下，軸承的載荷和轉(zhuǎn)速通常是隨時(shí)間隨機(jī)變化的，這使軸承潤(rùn)滑特性不確定性增強(qiáng)，本章介紹載荷和轉(zhuǎn)速不確定情況下軸承潤(rùn)滑可靠性問題�！ 〉�7章工程實(shí)際中的軸承潤(rùn)滑可靠性問題：在工程實(shí)際中，理論分析難以獲取傳動(dòng)部件摩擦副潤(rùn)滑分析中所需的全部信息，本章介紹服役狀態(tài)下軸承潤(rùn)滑性能及可靠性分析方法，為解決工程實(shí)際中的軸承潤(rùn)滑可靠性問題提供參考范例�！ ”緯峁┧蠱ATLAB程序的源代碼，初衷是幫助讀者快速理解和掌握潤(rùn)滑基礎(chǔ)理論，并能夠很方便地改編齒輪和軸承潤(rùn)滑程序以解決實(shí)際問題，這將為讀者的學(xué)習(xí)、工作和研究提供很大的便利�！ ”緯商沼讶鹪O(shè)計(jì)框架，并與裴佳星、吳淼杰共同提出潤(rùn)滑可靠性基本理論；第2章部分內(nèi)容、第3章、第4章和第5章由裴佳星負(fù)責(zé)撰寫；第1章、第2章部分內(nèi)容、第6章和第7章由吳淼杰負(fù)責(zé)撰寫；全書由段書用統(tǒng)稿和審校，并撰寫了內(nèi)容簡(jiǎn)介和前言。 本書的出版得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（51675173，52075146）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2017YFB1301300）、國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金集成項(xiàng)目（U23A6017）、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金項(xiàng)目（236Z4304G）等資助，一并感謝！ 限于作者水平，書中難免存在不足甚至錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)和指正，作者的郵箱為taoyourui@hebut.edu.cn�！ √沼讶稹 �2025年4月于天津
高等院校教師
前言第1章 緒論 1 1.1 背景和研究意義 1 1.2 關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)難點(diǎn) 2 1.3 研究現(xiàn)狀 3 1.3.1 彈流潤(rùn)滑研究 3 1.3.2 考慮不確定性的齒輪和軸承性能研究 6 1.3.3 齒輪和軸承可靠性研究 8 1.4 本書主要內(nèi)容 10上篇 潤(rùn)滑可靠性基礎(chǔ)理論第2章 混合彈流潤(rùn)滑基礎(chǔ)理論 15 2.1 引言 15 2.2 經(jīng)典平均流量理論 15 2.2.1 經(jīng)典平均流量模型 16 2.2.2 經(jīng)典平均流量系數(shù) 19 2.3 適用于非牛頓流體的平均流量理論 21 2.3.1 非牛頓流量系數(shù) 22 2.3.2 非牛頓平均流量模型求解 31 2.3.3 流變參數(shù)及粗糙度對(duì)流量系數(shù)的影響 36 2.3.4 流量系數(shù)公式 42 2.3.5 計(jì)算程序 45 2.4 非牛頓流體混合彈流潤(rùn)滑分析 51 2.4.1 混合彈流脂潤(rùn)滑的隨機(jī)模型 51 2.4.2 控制方程數(shù)值求解 54 2.4.3 混合彈流脂潤(rùn)滑特性分析 61 2.4.4 混合彈流脂潤(rùn)滑狀態(tài)預(yù)測(cè)公式 66 2.4.5 計(jì)算程序 74 2.5 非高斯表面混合彈流潤(rùn)滑分析 81 2.5.1 非高斯表面線接觸混合潤(rùn)滑基本方程 81 2.5.2 無量綱化與離散化 87 2.5.3 控制方程數(shù)值求解 91 2.5.4 非高斯表面線接觸混合潤(rùn)滑特性 93 2.5.5 非高斯表面線接觸最小膜厚公式 101 2.5.6 計(jì)算程序 105 2.6 小結(jié) 125第3章 潤(rùn)滑可靠性建模理論 126 3.1 引言 126 3.2 可靠性基礎(chǔ)及分析方法 126 3.2.1 可靠性基礎(chǔ) 127 3.2.2 常用的可靠性分析方法 129 3.3 時(shí)變可靠性理論 132 3.3.1 時(shí)變可靠性理論基礎(chǔ) 133 3.3.2 常用時(shí)變可靠性分析方法 137 3.4 潤(rùn)滑狀態(tài)與膜厚比 140 3.5 潤(rùn)滑可靠性模型 141 3.6 小結(jié) 144下篇 潤(rùn)滑可靠性應(yīng)用第4章 考慮參數(shù)不確定性的齒輪潤(rùn)滑可靠性分析 146 4.1 引言 146 4.2 齒輪潤(rùn)滑最小膜厚計(jì)算 146 4.2.1 齒輪動(dòng)力學(xué)分析 147 4.2.2 齒輪幾何及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 152 4.2.3 齒輪潤(rùn)滑最小膜厚 154 4.3 齒輪動(dòng)力響應(yīng)統(tǒng)計(jì)特征及潤(rùn)滑可靠性分析 154 4.3.1 齒輪潤(rùn)滑靜態(tài)可靠性求解 154 4.3.2 齒輪系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)統(tǒng)計(jì)特征 155 4.3.3 齒輪系統(tǒng)潤(rùn)滑可靠性分析 161 4.4 齒輪表面粗糙度及潤(rùn)滑可靠性退化規(guī)律 164 4.4.1 試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì) 164 4.4.2 齒面粗糙度測(cè)量 165 4.4.3 齒輪潤(rùn)滑可靠性演化規(guī)律 169 4.5 計(jì)算程序 169 4.6 小結(jié) 176第5章 考慮外部載荷不確定性的齒輪潤(rùn)滑可靠性分析 178 5.1 引言 178 5.2 齒輪隨機(jī)動(dòng)力學(xué)模型 178 5.2.1 隨機(jī)載荷建模 178 5.2.2 齒輪隨機(jī)動(dòng)力學(xué)方程 179 5.2.3 齒輪動(dòng)態(tài)嚙合力 182 5.3 齒輪動(dòng)力響應(yīng)及潤(rùn)滑瞬時(shí)可靠性分析 183 5.3.1 齒輪潤(rùn)滑瞬時(shí)可靠度求解 184 5.3.2 隨機(jī)外部載荷下齒輪動(dòng)力響應(yīng)的數(shù)字特征 184 5.3.3 齒輪潤(rùn)滑瞬時(shí)可靠性分析 186 5.4 計(jì)算程序 192 5.5 小結(jié) 199第6章 載荷和轉(zhuǎn)速不確定情況下軸承潤(rùn)滑可靠性分析 200 6.1 引言 200 6.2 主軸承載荷及潤(rùn)滑可靠性建模理論 201 6.2.1 風(fēng)機(jī)主軸承配置 201 6.2.2 三點(diǎn)支撐式主軸承外部載荷分析 202 6.2.3 主軸承滾子載荷分析 203 6.2.4 主軸承運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 208 6.2.5 主軸承潤(rùn)滑可靠性模型 208 6.3 風(fēng)機(jī)主軸承隨機(jī)工況模擬 209 6.3.1 隨機(jī)風(fēng)場(chǎng)生成 210 6.3.2 氣動(dòng)彈性模擬 212 6.4 隨機(jī)載荷和轉(zhuǎn)速下主軸承潤(rùn)滑可靠性分析 215 6.4.1 主軸承潤(rùn)滑可靠性 216 6.4.2 平均風(fēng)速的影響 218 6.4.3 湍流強(qiáng)度的影響 219 6.4.4 潤(rùn)滑失效概率公式 221 6.5 計(jì)算程序 223 6.6 小結(jié) 227第7章 工程實(shí)際中的軸承潤(rùn)滑可靠性問題 228 7.1 引言 228 7.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集構(gòu)建 228 7.2.1 SCADA監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 229 7.2.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集 229 7.3 實(shí)測(cè)工況模擬 230 7.3.1 實(shí)測(cè)風(fēng)場(chǎng)復(fù)現(xiàn)模擬 231 7.3.2 風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)復(fù)現(xiàn)模擬 231 7.3.3 復(fù)現(xiàn)模擬準(zhǔn)確性驗(yàn)證 233 7.4 實(shí)測(cè)工況下主軸承工作狀態(tài)分析 234 7.4.1 直驅(qū)式風(fēng)機(jī)主軸承外部載荷分析 234 7.4.2 主軸承滾子載荷與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 236 7.5 實(shí)測(cè)工況下軸承潤(rùn)滑可靠性分析 240 7.5.1 前主軸承潤(rùn)滑可靠性 242 7.5.2 后主軸承潤(rùn)滑可靠性 245 7.5.3 主軸承潤(rùn)滑脂選型 247 7.6 軸承潤(rùn)滑可靠性試驗(yàn) 248 7.6.1 軸承等效縮比與工況選取 248 7.6.2 軸承磨損試驗(yàn) 251 7.6.3 軸承磨損程度與潤(rùn)滑可靠性 252 7.7 計(jì)算程序 256 7.7.1 主軸承外部載荷分析程序 256 7.7.2 前主軸承潤(rùn)滑失效概率求解程序 257 7.7.3 后主軸承潤(rùn)滑失效概率求解程序 261 7.8 小結(jié) 265參考文獻(xiàn) 267
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