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有限长线接触偏载弹流润滑问题的有限元建模与分析

摘 要：弹流润滑广泛存在于机械零部件的接触界面中，如轴承、齿轮等。研究表明润滑失效已成为滚动轴承的主要故障模式，如风力涡轮机，30%的轴承故障来自于润滑不良。而由偏载引起的偏斜接触会进一步恶化润滑性能。本文采用有限元方法建立偏载作用下有限长线接触弹流润滑问题的数学模型，在迭代过程中求解Reynolds方程与线弹性方程，以解决复合外力与外力矩作用下的流固耦合问题，并使用模型降阶方法加快计算速度。基于本模型，研究了偏载作用下圆柱两端的润滑特性，发现两端的最大压力差为60%，且油膜有破裂的倾向。随后，提出了非对称修型设计方案以提高圆柱较低端的润滑性能。结果表明，恰当的修型参数可以将圆柱较低端的油膜压力减少40%，油膜厚度增加100%。本文将为偏载作用下弹流润滑性能评估与机械零部件摩擦副的减磨耐磨设计提供理论支持。

关键词：弹流润滑；有限元法；偏载