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

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

2、對相應軸承進行了接觸非線性問題的數(shù)值模擬，將有限元分析結(jié)果與Hertz理論的結(jié)果進行比較，驗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系；用ANSYS的參數(shù)化設計語言APDL，實現(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ANSYS

3、進行二次開發(fā)，建立有可視化界面的圓柱滾子軸承接觸分析軟件。通過對不同凸度量下的有限元分析和結(jié)果比較，確定出NU311軸承在該設計載荷下的最佳凸度量，降低了最大接觸應力，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)構減重的優(yōu)化設計方法：以滾子的長度和直徑為設計變量，滾子體積為目標函數(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