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        基于COSMOS Simulation軸承的接觸有限元分析

        發布于:2021-12-01 20:10
        有限元分析

               深溝球軸承結構簡單,與別的類型相比易于達到較高的制造精度,所以便于成系列大批量生產,制造成本也較低,使用極為普遍,可廣泛用于變速箱、儀器儀表、電機、家用電器、內燃機、交通車輛、農業機械、建筑機械、工程機械等。滾動軸承的主要失效形式是滾動體的接觸疲勞剝落,軸承各個尺寸參數不可避免地存在原始制造誤差,各類誤差對軸承的工作性能抗膠合能力、彈性變形有重要影響,對深溝球軸承進行接觸有限元分析可以得到軸承內部的真實的接觸應力和應變情況,具有重大的意義。COSMOS Simulation是SRAC推出的一套強大的有限元分析軟件,它是完全整合在SolidWorks,2009版之前叫設計分析系統的,提供壓力、頻率、約束、熱量和優化分析。為設計工程師在SolidWorks的環境下,提供比較完整的分析手段。憑借先進的快速有限元技術,工程師能非常迅速地實現對大規模的復雜設計的分析和驗證,并且獲得修正和優化設計所需的必要信息,縮短了設計所需的時間,提高了設計質量和降低了設計成本,是目前廣為流行的CAE軟件。該軟件支持裝配體和多實體靜態算例、非線性算例、動態算例、掉落測試算例和熱力算例的接觸條件。對于靜態算例和非線性算例,可以考慮接觸面之間摩擦的影響。深溝球軸承的內圈與滾動體,外圈與滾動體之間存在接觸,利用COSMOS Simulation對深溝球軸承進行接觸有限元分析可以模擬深溝球軸承的真實的工況條件,使分析更準確。
               對深溝球軸承進行有限元分析,其力學模型的正確與否直接影響到分析結果,在SolidWorks中深溝球軸承已經建成標準庫了,但是其標準庫生成的深溝球軸承是沒有保持架的,所以在標準庫中建立模型之后,需要補建保持架,另外把不影響分析的結構簡化,如倒角、圓角等。這樣在劃分網格的時候可以減少劃分時間。由于該結構屬于對稱結構,故只需要取一半進行分析。
               根據深溝球軸承的實際工作情況,滾珠與軸承內圈有接觸,所以建立各個滾珠與軸承內圈的無穿透相觸面組,因為在一個特定的時間只有一半的球面與軸承內圈相接觸,此時要注意把滾珠分為兩半,滾珠與軸承外圈有接觸,建立各個滾珠與軸承外圈的無穿透相接觸面2軸承外圈的外圓柱面施加固定約束,軸承內圈的內圓柱面軸向與圓周固定,徑向不固定。各個軸承沿各個參考平面方向固定,與面垂直的方向不固定。軸承內圈,軸承外圈與保持架施加對稱約束。保持架在滾珠的各個點施加固定約束。
               在軸承內圈的內圓柱面上施加軸承徑向約束,約束力的大小為軸承受最大載荷時的約束力,約束力為7500 N。
               利用COSMOS Simulation所推薦網格大小進行實體網絡劃分,并對模型進行計算。
               仿真得到深溝球軸承的內圈、外圈、滾珠之間的接觸力,接觸應力,應變的變化情況,同時也可以得到深溝球軸承的位移變化情況?梢钥闯,深溝球軸承的接觸力變化情況,深溝球軸承的接觸力主要集中在下半圈,最底下的滾珠受接觸力最大。內外圈接觸力也是與最底下的滾珠接觸部位受力最大,這與實際情況相符?梢钥闯鲚S承內圈的應力最大,最大應力為649.4 MPa內圈與最下面的滾珠和外圈的最底部受應力大,是容易出現破壞的地方?梢跃C合考慮軸承原始制造誤差、載荷等條件對軸承的影響,對軸承進行多次有限元仿真接觸分析,可以得到這些條件對軸承各個部分接觸力及應力、位移的變化的影響,這對軸承的強度分析和壽命設計可以提供理論依據具有現實的意義。
               提出了一種對軸承進行有限元分析的方法,得到了軸承各部分接觸力,接觸應力的情況,該方法不受實驗次數和條件限制,為軸承設計和破壞研究提供理論依據,這種方法可以分析軸承原始制造誤差以及載荷等不同工況對軸承接觸應力、應變位移變化的影響,這對軸承的強度分析和壽命設計可以提供理論依據,具有現實的意義。


                                                                                        專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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