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龙图腾网获悉北京工业大学申请的专利一种考虑套圈变形的高速球轴承动态特性分析方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116011258B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310250179.5，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权一种考虑套圈变形的高速球轴承动态特性分析方法是由杨聪彬;田吉星;张家溪;刘亚东设计研发完成，并于2023-03-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种考虑套圈变形的高速球轴承动态特性分析方法在说明书摘要公布了：本发明提出了一种考虑套圈变形的高速球轴承动态特性分析方法，属于轴承动力学技术领域。本方法需要确定轴承的几何参数、材料属性、运行工况等基本参数，基于Hertz接触理论，综合考虑到轴承的离心力、预紧力、套圈热变形和陀螺力矩的影响，建立了定位预紧下高速角接触球轴承动力学模型。而后通过牛顿迭代法求解出不同工况条件下，轴承预紧力、转速对轴承动态特性参数的影响变化，继而得到预紧力、转速和轴承接触角、接触载荷、离心力等参数之间的关系。本方法的特点在于考虑热效应和离心效应对轴承产生的影响，能够对不同切削工况下轴承接触角、接触载荷进行精确计算，本方法可为电主轴轴承设计和使用提供参考。

本发明授权一种考虑套圈变形的高速球轴承动态特性分析方法在权利要求书中公布了：1.一种考虑套圈变形的高速球轴承动态特性分析方法，其特征在于，采用Hertz接触理论，综合考虑到预紧力、陀螺力矩、热效应和离心效应对轴承产生的影响，能够对不同切削工况下轴承接触角、接触载荷进行精确计算，建立定位预紧下高速角接触球轴承动力学模型，分析得到不同工况条件下，轴承预紧力、转速对轴承动态特性参数的影响变化；具体实施步骤如下： 步骤1主轴高速旋转时，其生热对轴承套圈径向产生的热变形影响，建立其径向热膨胀变形模型； 步骤2讨论轴承随着转轴旋转时，所产生的离心力对轴承内圈和转轴处产生的离心膨胀影响，建立其离心膨胀变形模型； 步骤3建立高速角接触球轴承动力学模型，考虑预紧力、陀螺力矩、热效应和离心效应对其产生的变形影响； 步骤4确定轴承的型号及运行工况参数，通过迭代法求解出轴承接触参数集，建立预紧力和转速对其动态特性的影响变化关系； 步骤1包括如下： 计算圆环类的零件热变形量为1； 式中，为热变形量，为零件直径，为热膨胀系数，为温升量； 由式1得，轴承内沟道直径与其内径热变形量则分别为 ，2； 当温度升高时，转轴外径的变形量为3； 综合式2~式3得受转轴影响下的轴承内圈径向热变形为： 4； 式中，、分别为内圈和转轴的热膨胀系数； 当温度升高时，受轴承座影响下的轴承外圈径向热变形量为： 5； 式中，、分别为轴承座的泊松比和热膨胀系数，为外圈沟道直径； 轴承滚动体的热变形量为6； 式中，、分别为滚动体的热膨胀系数和球径，为滚动体温升； 综合式4~式6得轴承套圈径向热变形量为：7； 步骤2包括如下： 当主轴高速旋转过程时，轴承会随其产生离心力，其导致轴承内圈产生离心膨胀变形，由弹性力学理论知识得出转轴和内圈的离心膨胀变形量为： 8； 9； 式中，、分别为转轴和内圈离心膨胀变形量；、、和分别为转轴的密度、泊松比、弹性模量和内径；、和分别为内圈的密度、泊松比和弹性模量；ω为内圈角速度；、分别为内圈内径和内圈沟道直径； 步骤3包括如下： 1轴承位移协调方程； 轴承外圈和轴承座固定不动，因此在高速运转中，轴承外沟道曲率中心不变，而轴承内沟道曲率中心和滚珠球心位置会改变；在轴向力、径向力和力矩同时作用下，轴承内外圈将产生相对位移量的变化；在受载荷时，考虑到轴承套圈热效应和离心效应下，轴承内、外圈滚道曲率中心初位置与末位置之间的轴向、径向距离、分别表示为： 10； 其中，为未受载荷时，内外沟道曲率中心之间的距离，为初始接触角，、和为轴承轴向、径向和角相对位移量，、分别为轴承沟道的轴向、径向热变形量，为离心变形量； 由勾股定理和滚道接触变形的几何关系得到其位移协调方程为： 11； 其中，、分别是外圈曲率中心与滚珠中心的轴向、径向距离，、分别为内外圈沟道曲率系数，、分别为滚珠受载荷下，与内外圈的Hertz接触变形量； 2轴承的受力平衡方程； 对每个轴承滚动体受力分析，得其受力平衡方程为： 12； 式中，、分别为滚珠与轴承内外圈滚道之间的接触载荷，、分别为滚珠所受的离心力和陀螺力矩，其中离心力，陀螺力矩，为轴承角速度； 当轴承高速运转时，其所受力达到平衡状态，所受合力为零，则整个轴承的平衡方程为： 13； 式中，、、分别为轴承所受轴向力、径向力和力矩，为滚珠个数。

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