關節(jié)軸承試驗機機身的有限元分析與優(yōu)化設計.pdf

1、關節(jié)軸承具有自調(diào)心、承載力高、壽命長等優(yōu)點，普遍運用于工程機械、航天航空等領域。關節(jié)軸承試驗機可進行壽命、可靠性、摩擦磨損機理的研究。關節(jié)軸承試驗機的機身作為承受全部加載力的部分，機身的性能對于試驗機的工作有很大的影響。本文運用現(xiàn)代設計與仿真分析方法對機身進行有限元分析，對其動態(tài)性能和失荷振動進行模擬研究，最后進行結構優(yōu)化設計，對于保證軸承壽命試驗機完成各項功能具有重要意義。
　　首先，對試驗機機身進行了受力分析，角剛度計算以及強

2、度的校核。從機身振動和變形的角度出發(fā)說明了試驗機機身分析的必要性。
　　其次，對試驗機機身進行有限元分析，得到機身在滿載下各部位變形和應力分布狀況，同時計算出原機身的角變形。結果表明試驗機機身處于安全狀態(tài)，但結構冗余比較大，分析結果為結構優(yōu)化提供參考依據(jù)。
　　再次，以研究關節(jié)軸承壽命試驗機的動態(tài)性能為目標，一方面對試驗機機身進行了模態(tài)分析，獲得了固有振動頻率和相應的振型，分析了每種振型對試驗機工作的影響；另一方面對試驗機由

3、于實驗夾具突然斷裂而引起的失荷造成試驗機的振動進行了分析，得到了能夠減輕機器振動的兩個主要因素；最后基于試驗機動態(tài)分析結果給出減振隔振的措施和內(nèi)置油箱設計。
　　最后，以試驗機機身質(zhì)量為目標進行優(yōu)化，對試驗機的機身進行參數(shù)化建模并進行優(yōu)化設計。用以機身質(zhì)量為目標的尺寸優(yōu)化以及形狀優(yōu)化兩種優(yōu)化方法尋求機身的理想結構，并對兩種優(yōu)化方法得到的結果進行分析。與原方案對比，機身的質(zhì)量都有明顯的減少，但其變形量和應力狀態(tài)與原機身沒有很大差別并