基于接觸分析的凸度滾子軸承力學(xué)特性研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中不可缺少的重要零件之一，其力學(xué)特性分析與軸承的設(shè)計(jì)和應(yīng)用密切相關(guān)，而評(píng)定滾動(dòng)軸承實(shí)際工作性能的各項(xiàng)技術(shù)因素如承載能力、疲勞壽命、變形與剛度等，都涉及到彈性接觸問(wèn)題。用有限元法求解軸承的接觸問(wèn)題，分析應(yīng)力分布和彈性變形等，將成為提高滾動(dòng)軸承的承載能力和使用壽命及進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本文的主要研究如下：
　　 首先，用Hertz線接觸理論計(jì)算了NU311直母線圓柱滾子軸承的接觸應(yīng)力和彈性變形，并用有限元軟件ANSYS

2、對(duì)相應(yīng)軸承進(jìn)行了接觸非線性問(wèn)題的數(shù)值模擬，將有限元分析結(jié)果與Hertz理論的結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了有限元接觸模型的正確性。
　　 其次，利用切片法，得到了滾子修型母線為直線、直線加圓弧和圓弧時(shí)的載荷分布，并以滾子用圓弧修型的NU311軸承為例，得到不同凸度量下的載荷分布，確定了最佳凸度量及載荷與凸度量的匹配關(guān)系；用ANSYS的參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL，實(shí)現(xiàn)滾子和內(nèi)、外圈滾道均帶凸度的NU系列軸承參數(shù)化有限元分析，并用VB對(duì)ANSYS

3、進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立有可視化界面的圓柱滾子軸承接觸分析軟件。通過(guò)對(duì)不同凸度量下的有限元分析和結(jié)果比較，確定出NU311軸承在該設(shè)計(jì)載荷下的最佳凸度量，降低了最大接觸應(yīng)力，提高了承載能力和使用壽命。
　　 然后，研究了基于ANSYS的滾子結(jié)構(gòu)減重的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法：以滾子的長(zhǎng)度和直徑為設(shè)計(jì)變量，滾子體積為目標(biāo)函數(shù)，在保證軸承承載能力和剛度的情況下，使?jié)L子的質(zhì)量最小，即減小了離心力，提高了高速軸承的疲勞壽命。
　　 最后，在切片法