轴承座有限元法分析与建模

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基于ANSYS的轴承座的有限元分析

基于ANSYS的轴承座的有限元分析

基于ANSYS的轴承座的有限元分析摘要:本文利用ANSYS14.0对轴承座的强度进行有限元分析。

通过三维实体建模,设置单元类型,设置材料参数,网格划分控制,施加载荷约束建立轴承座的有限元模型,然后对轴承座进行求解,得出应力,位移分布图和变形图,继而对其进行强度分析,找出结构最易破坏的地方。

最后的计算结果表明该轴承座符合强度设计要求。

关键词:有限元分析、轴承座1.引言轴承座可以为轴提供支撑,并且承受轴传递的各种载荷。

一个可靠的轴承座对于减轻轴的偏心振动,保证设备的正常性能具有重要作用。

但由于轴承座形状复杂,传统的解析法无法较为精确地计算其性能。

所以使用有限元分析软件ANSYS,对汽车上的某轴承座的承载特性进行有限元分析。

2.建立有限元模型该轴承座采用普通碳钢Q235,弹性模量E=2.01E11,泊松比u=0.3。

沉孔上受到径向推力为1000psi(6.89MPa),安装安装轴瓦的下表面受到向下作用力5000psi(34.45MPa)。

Q235的屈服极限为34808psi(240MPa)。

2.1在ANSYS14.0中建立三维实体模型在ANSYS中建立实体模型时,主要有自底向上和自顶向下两种方法。

根据该轴承的结构特点,采用自顶向下的建模方法,并且综合运用工作平面的平移、旋转,布尔运算,镜像等方法生成轴承座的实体模型。

模型的创建过程大致分为以下三步。

第一步进行基座的创建,如图1所示。

图1 轴承座基座第二步进行支撑部分的创建,如图2所示。

图2 轴承座支撑部分第三步进行肋板的创建,并且通过镜像完成轴承座三维实体的创建,见图3。

图3 轴承座三维模型2.2网格划分2.2.1设置单元类型在有限元分析过程中,对于不同的问题,需要应用不同的特性单元,所以选择合适的单元对于有限元分析非常重要。

在此我们选择Solid187单元,它是三维10节点四面体结构实体单元,每个四面体边的中点也是节点,其中每个节点具有3个自由度,具有空间的任意方向。

基于有限元法的滚动轴承结构和模态分析与研究

基于有限元法的滚动轴承结构和模态分析与研究
1 运用 ANSY S 进行有限元分析的原理 有限元分析法基本思想[1] 如下: 假想把连续系统
分割成数目有限的单元, 单元之间只在数目有限的指 定点处相互连接, 构成一个单元结合体来代替原来的 连续系统, 在节点上引进等效载荷来代替实际作用于 系统上的外载荷; 对每个单元由分块近似的思想, 按 一定的规则建立求解未知量与节点相互作用力之间的
由笔者所建立的 2204 滚动轴承有限元模型, 由于 随实际边界条件而异, 因此, 所求出受力后的边界变 化、 应力、 位移分布图形以及两阶模态频率和主振型 可能不完全符合真实情况, 但是该方法对分析轴承的 结构和模态具有很高的参考价值。
参考文献: [ 1 ] 李人宪. 有限元法基础[M ]. 北京: 国防工业出版社, 2004. [ 2 ] 博弈创作室. AN SYS9. 0 经典产品基础教程与实例详解
2 用 ANSY S 对滚动轴承进行结构分析 接触问题属于边界非线性问题, 其特点是: 在接
触问题中某些边界条件不是在计算开始给出, 而是计 算的结果。 在轴承安装时, 轴承内圈与轴的配合、 轴 承外圈与轴承座的配合以及轴承滚子与内外圈的受力
就是典型的接触问题。
211 滚动轴承的实体分析模型 滚动轴承的接触区域是由两个不等曲率的轴对称
号的故障特征。而小波分析作为一种新的分析方法, 为 信号的时频局部化提供了数学基础, 它有效地分析出 故障信号的整体和细节部分。 它从时、 频域两方面进 行分析, 比传统方法优越许多。
图 9 S1 的第一级小波分解的细节部分 D 1
图 13 S2 的第二级小波分解的细节部分 D 2
图 10 S1 的第二级小波分解的细节部分 D 2
力分布及模态进行分析研究。
对滚动轴承的结构分析研究常用的有静力学模

轧机工作辊轴承座设计有限元分析

轧机工作辊轴承座设计有限元分析

轧机工作辊轴承座设计有限元分析王宏岩① 甘伟 王哲 李涛 张栓(武钢日铁(武汉)镀锡板有限公司 湖北武汉400083)摘 要 分析轧机工作辊轴承座在工作过程中与弯辊液压缸T型连杆接口端部以及轴承座承受弯辊力最薄壁厚处的应力分布及变形。

利用三维软件对分析对象进行三维建模,并运用通用有限元软件建立了有限元模型,分析了弯辊液压缸T型连杆接口部、轴承座钢板壁厚对轴承座受力变形的影响。

为轧机工作辊轴承座设计提供了理论依据。

关键词 有限元 轧机 轴承座 变形中图法分类号 TG333.17 文献标识码 BDoi:10 3969/j issn 1001-1269 2023 06 021FEMSimulationofWorkRollChockofColdMillWangHongyan GanWei WangZhe LiTao ZhangShuan(WISCO NIPPONSTEELTinplateCo.,Ltd.,Wuhan400083)ABSTRACT InordertoanalyzethestressdistributionanddeformationoftheendoftheinterfacebetweentheworkrollchocksandtheT shapedconnectingrodoftherollbendinghydrauliccylinderandthethinnestpartoftheworkrollchockstherollbendingforceduringtheworkingprocessoftherollingmill,thispaperusesthethree dimensionalsoftwaretocarryoutthethree dimensionalmodelingoftheanalysisobject,establishesthefiniteelementmodelbyusingthegeneralfiniteelementsoftware,andanalyzestheinfluenceoftheT shapedconnectingrodinterfaceoftherollbendinghydrauliccylinderandthesteelplatewallthickNessofthebearingseatonthestressanddeformationofthebearingseat,Itprovidesatheoreticalbasisforthedesignofworkrollbearingseatofrollingmill.KEYWORDS Finiteelement Coldmill Workrollchock Deformation1 前言随着冷轧带钢加工业的迅速发展,对成品带材的板形和尺寸的精确控制要求变得越来越高。

ANSYS-轴承座 (3-D实体结构) 有限元分析

ANSYS-轴承座 (3-D实体结构) 有限元分析

练习:轴承座 (3-D实体结构)有限元分析1.启动ANSYS(1)Utility Menu→File→Change Directory…改变工作目录(2) Utility Menu→File→Change Jobname…定义文件名(3) Utility Menu→File→Change Title…定义分析标题2.定义分析类型GUI:Main Menu→Preferences,在对话框中选择分析类型为Structural,程序分析方法为h-Method.3.定义单元类型:定义10-节点四面体实体结构单元(SOLID92)Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add,在弹出的对话框中左边选择Structural Solid ,右边框选择Tet 10 Node 92→OK4. 定义材料特性Main Menu:Preprocessor→Material Props→Material Models,Structural→Linear→Elastic→Isotropic。

输入弹性模量EX=3e7,泊松比PRXY=0.3,OK。

5.创建几何模型该模型是左右对称结构,只需创建对称部分。

整体坐标原点设在对称面与基座底面的后交点处。

(1)创建底座Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Volumes →Block→By 2 Corners & Z 在弹出的对话框中分别输入:WPX,WPY,Width,Height,Depth(0,0,3,1,3)→OK。

即第一个角点在局部坐标系中的坐标值及体的宽度和高度(即第二个角点的坐标);Depth(3)为体的高度,沿WZ坐标轴。

取正值时图形沿局部坐标正向,取负值时图形沿局部坐标负方向绘出。

Utility Menu→PlotCtrls→ Pan,Zoom,Rotate→Iso绘正等侧视图。

转子/轴承/轴承座系统动力学特性的三维有限元分析

转子/轴承/轴承座系统动力学特性的三维有限元分析
t h e m o el d a n a l y s i s d o n e o n t h e s y s t e s .a m n d t h e n a t u r a l f r e q u e ci n e s a n d m o d e l s h a p e s w e r e c a l c u l a t e d .T en h t e h
明: 在模 态分析 中, 轴承座 实体模型 系 统 包含 了 反 映轴承座 的变形的 固有频率和振 型; 在碰摩力动 力响应 方面, 该模 型 都更能体现 出实际的碰摩特征 , 对机械 故障诊断具有指导意义。
关键词 : 有 限元 ; 故障诊断 ; 碰摩 ; 模态分析 ; 轴心轨迹 中图分类号 : T H1 6 ; T H1 3 3 . 3 文献标识码 : A 文章 编号 : 1 0 0 1 — 3 9 9 7 ( 2 0 1 3 ) 0 9 — 0 1 4 7 — 0 4
( d ) 部分轴心轨迹图 图1 0碰摩力 F  ̄ = 2 0 0 N, F T1 0 0 0 N,两 种 考 虑轴 承 座弹性的模型部分时间转子响应 图
F i g . 1 0 T h e L o c a l Re s p o n s e o f Ro t o r o f Two Be a in r g S u p p o r t Mo d e l a t Ru b — I mp a c t F o r c e F . =2 0 0N, F TI O O ON
( 1 . 沈阳化工大学 机械工程学 院, 辽宁 沈阳 1 1 0 1 4 2 ; 2 . 沈阳化工大学 数理系 , 辽宁 沈阳 1 1 0 1 4 2 )

要: 将轴承座纳入整个 系统进行分析 , 建立 了一种 转子一轴 承一轴承座 系统有限元模型。为准确考虑弹性轴承座

带式输送机轴承座的有限元分析

带式输送机轴承座的有限元分析


图 1 优 化 前 的

图 2 优 化 后 的
轴 承座模 型
轴承 座模 型
结构 优化 后轴 承 座 质 量 为 3 4 . 7 ,与优 化 前 的轴 承 座相 比减 小 了 近 3 1 % 。该 轴 承 座底 座 借 助 连 接螺 栓孔 周 围 的撑 筋 和 附加 材 料 ,提 高 了 强度 ,
h o l e ,a nd t h e s t r e s s c o n c e n t r a t i o n i n he t c o n t a c t a r e a o f r i b p l a t e a n d b e a i t n g h o u s i n g . T h e b e a r i n g h o u s i n g i s o p t i mi z e d i n
p e fo r m e r d f o r i t s mo d e l b e f o r e a n d a f t e r t h e s t r u c t u r a l o p t i mi z a t i o n b y An s y s s o f t wa r e,wh i c h s h o w s t h a t t h e d e f o ma r t i o n a r i — s i n g f r o m he t b e a r i n g h o u s i n g i s ma i n l y o n u p p e r p a r t ,wi t h t h e m ̄ i mu m e q u i v le a n t s t r e s s o n he t l o we r p a r t o f t h e b e a i r n g

对轴承座进行有限元受力分析

对轴承座进行有限元受力分析

四. 加载和求解 1. 定义分析类型 Main Menu >Solution > Analysis Type > New Analysis, 选择Static
2. 定义位移约束 提示:首先切换成前视图(front view) Main Menu >Solution> Define Loads >Apply >Structural>Displacement > On Areas, 在弹出对话框中选Circle
以小孔中心为圆心 画圆, 将圆周边刚好划入, 点击 OK.
在弹出的对话框中选全约束, 输入值为:0 用同样的方法,对四个孔圆柱面加全约束
3. 加载荷 便于保证载荷加到指定的面上,可先显示面的编号 Utility Menu >PlotCtrls> Numbering
Utility Menu >Plot> Areas
减去1个小圆 Main Menu>Proprocessor> Modeling>Operate>Booleans >Subtract> Volumes 弹出对话框中后,用光标先点基体(即总体,此时总体颜 色变红),点击OK,再点1个要减去的圆,再点击OK
5.建立右边部分 Main Menu> Preprocessor>Modeling>Create>Volumes >Block>By 2 corners & z, 在弹出的对话框中输入数据, 然后点击OK
Menu>Proprocessor> Modeling>Operate>Booleans >Subtract> VoMain lumes ,弹出对话框后,用光标先点基体(即总体,此时总 体颜色变红),然后点击OK,再点2个要减去的圆孔,再点击 OK (鼠标右键,点Replot刷新)

轴承座的结构分析及优化

轴承座的结构分析及优化

任务书订由学院存档。

开题报告3. 在ANSYS 仿真软件中对轴承座的结构进行有限元分析。

4. 在轴承座在原有结构上进行优化,再次利用ANSYS 仿真软件轴承座新的结构进行有限元分析。

5. 比较俩次分析的结果,得出较佳的结构。

6. 撰写毕业论文一份。

四、研究方案及步骤经分析,本课题的设计可分为以下阶段:第一阶段:1)查阅相关资料,记录所需的信息,确定可行性方案。

2)理清研究思路,确定轴承座型号以及其在机械设备中的作用。

第二阶段:1)在creo2.0 中对轴承座UCF205 进行建模2)根据原有设计对方形轴承座进行有限元分析,得出分析结构。

3)确定对轴承座的优化方案。

第三阶段:1)使用ANSYS 软件对优化后的结构进行有限元分析。

2)最后根据分析结果,得出较佳的结构。

五、论文提纲第1 章绪论1.1 研究的目的及意义1.2 国内外轴承行业发展现状1.3 轴承座的功能和结构、以及在机械设备中的作用第2 章有限元单元法与ANSYS 简介2.1 有限单元法2.2 国内外ANSYS 软件的发展现状2.3 ANSYS 仿真软件的使用第3章建立实体模型3.1 creo2.0 简介3.2 实体模型的建立3.3 网格划分3.3.1 制定工作文件名和标题名3.3.2 单元类型选择3.3.3 制定材料属性3.3.4 进行扫掠网格划分第4 章 ANSYS 有限元分析4.1 ANSYS 有限元分析典型步骤4.2 有限元模型的建立4.3 加载和求解4.3.1 定义分析类型和设置分析选项4.3.2 施加载荷4.3.3 设置载荷步选项4.3.4 求解4.4 轴承座结构优化4.5 对优化后的结构进行有限元分析第5 章结果分析与比较第6 章结论与展望第7 章总结参考文献致谢附件六、论文(设计)工作量的估计、工作条件1、工作量估计1)查阅并记录所需资料。

2)轴承座的型号及基本参数的确定;3)学习使用ANSYS 软件的使用方法;4)使用ANSYS 软件对轴承座结构进行有限元分析;5)制作毕业答辩的PPT。

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有限元法分析与建模课程设计报告学院:机械与电子工程学院专业:机械设计制造及其自动化指导教师:刘建树、王洪新、林华、周小超、张昌春学生:葛睿学号:2012011309摘要本文用ANSYS建立轴承座的三维模型,并运用ANSYS强大的有限元分析和优化功能来实现轴承座的分析。

ANSYS 是一款极其强大的有限元分析软件。

通过数据接口,ANSYS 可以方便的实现从CAD 软件中导入实体模型。

因此,将Pro/E 强大的建模功能与ANSYS 优越的有限元分析功能结合在一起可以极大地满足设计者在设计过程中对建模与分析的需求。

关键词:轴承座,有限元,ANSYS目录第一章引言 (2)1.1有限元法及其基本思想 (2)1.2 问题描述 (2)第二章轴承座有限元分析的准备工作 (3)2.1建模过程及思路 (3)2.2设置单元类型 (3)2.3定义材料属性 (4)2.4轴承座三维实体建模 (4)2.4.1创建基座模型 (4)2.4.2创建轴瓦支架的下部 (14)2.4.3创建轴瓦支架的上部 (15)2.4.4创建 (23)2.4.5构建轴承座整体 (31)2.5创建网格 (32)第三章有限元模型的前处理和求解 (34)3.1定义分析类型 (34)3.2约束4个安装孔 (34)3.3约束基座底部Y向位移 (35)3.4在轴承孔圆周上施加推力载荷 (37)3.5在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷 (38)3.6求解 (40)第四章有限元模型的后处理和结果分析 (41)4.1绘制轴承座的变形形状 (41)4.2绘制轴承座位移分布等值线图 (43)4.3查看轴承座各节点位移 (44)4.4绘制轴承座应力分布等值线图 (45)4.5查看轴承座节点最大应力 (46)总结 (48)参考文献 (48)第一章引言1.1有限元法及其基本思想有限元方法就是把一个原来是连续的物体剖分成有限的单元,且它们相互连接在有限的节点上,承受等效的节点载荷,并根据平衡条件在进行分析,然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来,成为一个组合体,在综合求解。

由于单元的个数有限,节点的个数也有限,所以这种方法称为有限元法。

有限元法解决问题是物理模型的近似,而数学上不做近似处理。

其概念清晰,通用性与灵活性兼备,能灵活妥善处理各种复杂问题。

1.2 问题描述如图所示,为一个轴承座。

弹性模量为30*106,泊松比0.37.轴承孔圆周上受到1200MPa恒定的推力载荷,在轴承孔的下半部分受到4500MPa的径向压力载荷的情况。

图1-1第二章轴承座有限元分析的准备工作2.1建模过程及思路分析制定方案材料性质:弹性模量E=3 106Pa,泊松比v=0.37。

边界条件:轴承座底部受约束(UY=0),底座四个安装孔对称位移约束。

单元:solid187。

荷载:图1-1中沉孔径向内柱面承受外推压力为Pa和轴承孔柱面下部分承受向下压力Ps。

2.2设置单元类型定义单元类型1为10节点的SOLID187。

选择Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete。

单击Add按钮。

选择Structural Solid,并在相应的列表中选择10Node187,单击OK按钮,单击Close按钮,如图2-1所示。

图2-12.3定义材料属性选择Main Menu>Preprocessor> Material Props>Material Model。

在材料属性窗口中分别点击Structure、Linear、Elastic。

在EX文本框中输入30e6,在PEXY文本框中输入0.37,如图2-2所示,单击OK按钮。

图2-22.4轴承座三维实体建模2.4.1创建基座模型创建实体块。

选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>By Dimensions。

弹出Create Block by Dimensions 对话框。

输入X1=0,X2=6,Y1=0,Y2=1,Z1=0,Z2=3,如图2-3所示,单击OK按钮。

图2-3图2-4平移并旋转工作平面。

选择Utility Menu>Work Plane>Offset WP by Increments命令,如图2-5所示。

单击Apply按钮。

在X,Y,Z,Offsets处输入0.75,0,0.75;在XY,YZ,ZX,Angles处输入0,-90,0,如图2-6所示,单击OK按钮。

图2-5图2-6图2-7创建圆柱体。

选择菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>Solid Cylinder。

在Radius文本框中输入0.375,在Depth文本框中输入1,如图2-8所示,单击OK按钮。

图2-8图2-9复制生成另外三个圆柱体。

选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Volume 。

弹出Copy Volumes 对话框拾取圆柱体,如图2-10所示。

单击Apply按钮,在DZ处输入1.5,如图2-11所示,单击OK键。

图2-10图2-11图2-12选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Volume 。

弹出Copy Volumes 对话框拾取圆柱体,如图2-11所示。

单击Apply按钮,在DX处输入4.5,如图2-14所示,单击OK键。

图2-13图2-14图2-15选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Volume 。

弹出Copy Volumes 对话框拾取圆柱体,如图2-16所示。

单击Apply按钮,在DX处输入4.5,如图2-18所示,单击OK键。

图2-16图2-17图2-18从长方体中减去圆柱体。

选择MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Volume。

首先拾取长方体,如图2-19所示,单击Apply按钮,然后拾取四个圆柱体,如图2-20所示,单击OK按钮。

图2-19图2-20图2-212.4.2创建轴瓦支架的下部使工作平面与总体笛卡儿坐标系一致。

选择Utility Menu>Work Plane>Align WP with>Global Cartesian。

图2-22创建实体块。

选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>By 2corners & Z。

弹出Block by 2 Corners & Z对话框。

输入WP X=1.5,WP Y=1,Width=3,Height=1.75,Depth=0.75,如图2-23所示,单击OK按钮。

图2-23图2-242.4.3创建轴瓦支架的上部将工作平面平移到轴瓦支架的前表面。

选择Utility Menu>Work Plane>Offset WP to>Key points。

在刚创建的实体块在左上角拾取关键点,如图2-26所示,单击OK按钮,完成工作平面的平移。

图2-25图2-26图2-27创建实体块。

选择MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Volume>Cylinder>Partial Cylinder。

弹出Partial Cylinder 对话框。

输入WP X=1.5,WP Y=0,Rad-1=0,Theta-1=0,Rad-2=1.5,Theta-2=180,Depth=-0.75,如图2-28所示,点击OK按钮。

图2-28图2-29在轴承孔的位置创建大圆柱体。

选择Main Menu>Modeling>Create>Volume>Cylinder>Solid Cylinder。

弹出Solid Cylinder对话框。

输入WP X=1.5,WP Y=0,Radiu=1,Depth=-0.1875,如图2-29所示,点击OK 按钮。

图2-29图2-30在轴承孔的位置创建小圆柱体。

选择Main Menu>Modeling>Create>Volume>Cylinder>Solid Cylinder。

弹出Solid Cylinder对话框。

输入WP X=1.5,WP Y=0,Radius=0.85,Depth=-0.75,如图2-31所示,单击OK按钮。

图2-31图2-32从轴瓦支架减去大圆柱体。

选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Subtract>Volumes。

拾取构成轴瓦支架的两个体,如图2-33所示,单击Apply按钮,拾取大圆柱作为减去的对象,如图2-34所示,单击OK按钮。

图2-33图2-34图2-35从轴瓦支架减去小圆柱体。

选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Subtract>Volumes。

拾取构成轴瓦支架的两个体,如图2-36所示,单击Apply,拾取小圆柱体,如图2-37所示,单击OK按钮,形成轴孔。

图2-36图2-37图2-382.4.4创建使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致。

选择Utility Menu>Work Plane>Align WP with>Global Cartesian命令。

图2-39图2-40创建关键点57。

选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Key points>In Active CS。

输入1.5,1,3,如图2-41所示,点击OK按钮,创建关键点57。

图2-41图2-42创建关键点75。

选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Key points>In Active CS。

输入4.5,1, 3,如图2-43所示,点击OK按钮,创建关键点75。

图2-43图2-44创建三角形面。

选择MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary >Through KPs 。

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