轴承座的静力分析
轴承座静强度分析报告书
轴承座静强度分析报告
一、静强度分析
轴承座不仅为轴提供支撑，还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，保证机械设备的作业具有重要作用。
但由于轴承座的形状复杂，传统的解析法在计算轴承座的承载性能时存在较大误差。
故基于有限元分析软件ANSYS，对搬运设备轴承座的承载特性进展分析。
二、有限元应力分析结果
轴承座材料为Q235，有限元分析过程中材料参数为：
采用自由网格划分：
xiatuwei
以下列图为轴承座约束和载荷分布图：
第一工况作用下的应力显示图：
第二工况作用下的应力显示图：
第三工况作用下的应力显示图：
由以上分析可得：由于所给许用应力为235Mpa，因此只有第一工况符合所给条件，第二第三工况不满足条件，第一三工况下，轴承孔内侧应力分布较均匀，过渡比拟平缓，外侧应力突然增大，最大应力为84Mpa和58456Mpa，第二工况下，由于侧面受压，拐角处应力集中，最大应力为2467Mpa，以上问题在实际应用过程中应注意保护。
三、对轴承座静强度分析的评价
在轴承座的设计制造过程中，应充分考虑上述危险截面的强度，对于重要的部位，尤其是与螺栓相配合的局部，一要保证其加工精度，二要采取措施防止出现应力集中，如
果技术上允许，可以对重要的部位进展局部的热处理，从而增加其强度和硬度，进而提高轴承座零件的性能与使用寿命。
运用ANSYS 15软件，选择适宜的单元类型及材料，以及通过六面体网格划分，设置非线性接触对，施加适当的约束与载荷，对轴承座进展了强度和变形分析，找出了危险截面，提出了一些改良的方法和措施，给实际的工程实际提供了良好的指导意见。
双列圆锥滚子轴承拟静力学分析
双列圆锥滚子轴承拟静力学分析李震;郑林征;张旭;孙伟【摘要】为了研究风电设备中双列圆锥滚子轴承的拟静力学特性及寿命情况,提出了一种基于坐标向量运算的分析模型,该模型将坐标向量和旋转矩阵应用于传统的拟静力学分析,能够准确、快速得到实际复杂工况下轴承内部载荷分布和轴承疲劳寿命.通过将该模型应用于某型号3MW风电主轴承,得到了极限载荷工况下圆锥滚子与内、外圈滚道和内圈挡边的接触载荷分布曲线,确定了极限载荷工况中不同倾覆力矩下的圆锥滚子受力曲线,并得到了轴向游隙为-0.25~0.25mm时,轴承整体寿命变化曲线,确定了最佳寿命时轴向游隙为-0.025mm.%To study the quasi-statical characteristics and fatigue life of the double-row tapered roller bearings in wind power equipment,an analysis model based on a coordinate vector operation was proposed.In the model,the coordinate vector and rotation matrix were used for traditional quasi-statical analysis,whereby,the internal load distribution and fatigue life of the bearings under complicated working conditions can be obtained accurately and quickly.By applying the model to one type of 3MW wind power main bearings,the contact load distribution curve between the tapered roller,internal and external ring of the raceway,and the flange of internal ring was attained.The stress curve of the tapered roller under different titling moments in the condition of maximum loads was determined.In addition,the fatigue life curve of a bearing was achieved when the axial clearance ranged from-0.25mm to 0.25mm and the axial clearance for the optimum life node was determined to be-0.025mm.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】6页(P276-281)【关键词】双列圆锥滚子轴承;拟静力学模型;疲劳寿命;轴向游隙【作者】李震;郑林征;张旭;孙伟【作者单位】大连理工大学机械工程学院,辽宁大连 116024;大连理工大学机械工程学院,辽宁大连 116024;大连工业大学机械工程及自动化学院,辽宁大连116034;大连理工大学机械工程学院,辽宁大连 116024【正文语种】中文【中图分类】TH128风电主轴承的结构设计对于主轴承的综合性能有重要的影响，风电设备的整体性能和可靠性在很大程度上也依赖于其所选用的主轴承的性能，因此设计和制造出具有良好综合性能的风电主轴承显得格外重要。
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）
混合陶瓷角接触球轴承静力分析11-ABAQUS
混合陶瓷角接触球轴承静力分析喻炜（天津大学机械工程学院，天津300072）摘要：通过细化接触区局部网格建立兼顾精度和效率的混合陶瓷角接触球轴承局部有限元模型，分析该轴承受轴向载荷时的应力场，分析不同轴向载荷下该轴承的接触角、轴向趋近量、接触载荷和最大接触应力并与理论值对比。
结果显示接触角、轴向趋近量、接触载荷和最大接触应力的有限元分析（FEA）结果与理论计算结果吻合。
关键字：混合陶瓷球轴承；有限元法；静力分析；ABAQUS0 引言在高速工况下（DN值大于1M），陶瓷球轴承性能优于钢轴承，因为陶瓷密度只有钢的41%，陶瓷球所受离心力为钢球的41%。
由于陶瓷和钢材料性能上的差异，经典分析理论[1]不适用于陶瓷球轴承。
预测复杂工况下（如考虑摩擦、离心力、热效应）陶瓷球轴承的疲劳寿命需要知道轴承接触区表面下的应力场，一种可行思路是将稳态温度场、稳定运转工况下的球与套圈的接触载荷和接触角、摩擦等效加载于陶瓷球轴承静力分析有限元模型，这就需要以对简单载荷下陶瓷球轴承进行精确的静力分析为基础。
本文主要目标是建立兼顾精度和计算效率的混合陶瓷角接触球轴承三维有限元模型，为后续引入摩擦、热、离心效果的混合陶瓷球轴承有限元分析奠定基础。
用该模型分析轴向载荷对混合陶瓷角接触球轴承的接触载荷、接触应力、接触角和轴向弹性趋近量的影响，并将FEA结果与理论结果对比。
1 三维局部有限元模型1.1模型简化与假设为方便与Harris理论[1]比较，以混合陶瓷角接触球轴承7218B/HQ1为算例，所做简化与假设如下：(1)滚动轴承塑性变形小，假设材料为线弹性。
(2)不考虑倒角、圆角等对静力接触分析影响不大的几何特征。
(3)考虑只受轴向载荷，则每个球所受载荷相等，因此可取包含一个球的局部轴承模型进行分析。
(4)在静力分析中，保持架作用不大，因此，忽略保持架。
(5)静力分析中摩擦力对结果影响不大，不考虑摩擦。
轴承几何尺寸如表1所示，局部轴承模型如图1所示。
实验三：ANSYS结构静力分析
实验三：ANSYS结构静⼒分析实验三：ANSYS结构静⼒分析静⼒分析实验1—⾃⾏车框架的结构分析⾃⾏车框架的结构分析具体步骤1.定义⼯作名、⼯作标题（学号）过滤参数①定义⼯作名：Utility menu > File > Jobname②⼯作标题：Utility menu > File > Change Title2.选择单元类型Main Menu >Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete① 3D elastic straight pipe②单击Element Types 对话框中的Options按钮，单击K6，在下拉列表框中选择Include Output选项，然后单击OK按钮。
这样在输出结果数据时，将得到应⼒和扭距值。
单击Element Type 对话框中Close按钮，结束单元类型参数定义操作。
3.单元实常数设定Main Menu >Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete在弹出的对话框中单击Add按钮，选择Type 1 PIPE6（在只有⼀个单元类型时系统默认选定状态）。
单击OK按钮。
键⼊下⾯的⼏何参数：外径（Outside diameter OD）：25管壁厚度（Wall thickness TKWALL）：2定义了外径为25mm，壁厚为2mm 的管。
单击OK按钮。
4.设置材料属性Main Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models> Structural > Linear > Elastic >Isotropic弹性模量EX＝70000泊松⽐PRXY＝0.335.实体建模根据以给定的坐标值，建⽴8个关键点，并对应连接各点构成⾃⾏车的三维桁架结构其中L=（500+学号）mm①创建关键点操作：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS②由关键点⽣成线的操作：Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > In Active Coord保存结果Toolbar: SAVE_DB6.划分⽹格①设定⽹格尺⼨：Meshing > Size Cntrls > ManualSize > Lines > All Lines在SIZE 栏中，键⼊想得到的单元长度，在本例中取单元长度为20mm，在数据栏中键⼊20②划分⽹格：Preprocessor > Meshing > Mesh > Lines在Mesh Lines对话框中单击Pick All钮完成⽹格划分。
轴承座的静力分析
南昌航空大学实验报告课程名称：CAD/CAE软件应用实验名称：轴承座的静力分析指导老师评定：签名：（一）实验目的：掌握创建实体的方法，工作平面的平移及旋转，布尔运算（相减、粘接、搭接），模型体素的合并，基本网格划分、基本加载、求解及后处理。
（二）实验要求：1.了解ANSYS的单元类型以及如何选择单元类型。
2.了解ANSYS分网的几种方法，并应用不同方法进行网格划分。
3.轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及其后处理。
（三）实验内容：/PREP7BLOCK,0,3,0,1,0,3,wpoff,2.25,1.25,0.75wprot,0,-90CYL4, , ,0.75/2, , , ,-1.5 FLST,3,1,6,ORDE,1FITEM,3,2VGEN,2,P51X, , , , ,1.5, ,0 FLST,3,2,6,ORDE,2FITEM,3,2FITEM,3,-3VSBV, 1,P51X WPCSYS,-1,0 WPSTYLE,,,,,,,,0BLC4,0,1,1.5,1.75,0.75 KWPAVE, 16CYL4,0,0,0,0,1.5,90,-0.75 CYL4,0,0,1, , , ,-0.1875CYL4,0,0,0.85, , , ,-2 FLST,2,2,6,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-2VSBV,P51X, 3 FLST,2,2,6,ORDE,2FITEM,2,6FITEM,2,-7VSBV,P51X, 5 NUMMRG,KP, , , ,LOW KBETW,7,8,0,RATI,0.5, FLST,2,3,3 FITEM,2,14FITEM,2,15FITEM,2,9A,P51XVOFFST,3,-0.15, ,WPSTYLE,,,,,,,,0FLST,3,4,6,ORDE,2FITEM,3,1FITEM,3,-4VSYMM,X,P51X, , , ,0,0FLST,2,8,6,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-8VGLUE,P51XET,1,SOLID187MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,,30e6MPDATA,PRXY,1,,SMRT,6MSHAPE,1,3DMSHKEY,0FLST,5,8,6,ORDE,4FITEM,5,3FITEM,5,7FITEM,5,9FITEM,5,-14CM,_Y,VOLUVSEL, , , ,P51XCM,_Y1,VOLUCHKMSH,'VOLU'CMSEL,S,_YVMESH,_Y1CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2FINISH/SOLFLST,2,8,5,ORDE,6FITEM,2,15FITEM,2,-18FITEM,2,53FITEM,2,55FITEM,2,57FITEM,2,-58DA,P51X,SYMMFLST,2,6,4,ORDE,6FITEM,2,4FITEM,2,-5FITEM,2,10FITEM,2,113FITEM,2,151FITEM,2,153/GODL,P51X, ,UY,FLST,2,4,5,ORDE,4FITEM,2,9FITEM,2,22FITEM,2,68FITEM,2,75/GOSFA,P51X,1,PRES,1000 FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,36FITEM,2,76/GOSFA,P51X,1,PRES,5000 SOLVEFINISH /POST1/EFACET,1PLNSOL, S,EQV, 0,1.0/DIST,1,1.08222638492,1/REP,FAST/DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST/DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST/DIST,1,0.924021086472,1/REP,FAST/DIST,1,1.08222638492,1/REP,FAST/TITLE,肖曾 12061210PLNSOL,S,EQVANCNTR,10,0.5（四）实验结果：（五）实验总结：通过本次实验，我深深的感受到了科技的强大魅力，人类智慧的无穷。
轴承座结构分析-1
大作业
进行轴承座受力结构分析，轴承座材料为Q235钢，弹性模量2.06E5MPa，泊松比0.29，结构尺寸如图1所示，轴承座的底面受垂直方向的约束，底面螺栓孔受水平方向的约束，轴孔的台阶面受到40Pa/mm2的轴向推力。
要求底座与加强筋划分为六面体网格(Solid186)，其余部分划分为四面体网格(Solid 187)，用五面体单元进行过渡。
用Word文档写出前处理，处理和后处理的主要步骤，并附主要步骤的图片（实体模型，网格划分，约束加载），最后给出轴承座的V on Mises 等效应力云图和变形图，判断轴承座静强度能否满足要求。
（模型结构和载荷左右对称，可以先做出模型的一半，利用对称约束进行求解，然后显示整个模型的结果）。
图1. 轴承座工程图
图2. 正面网格剖分图
图3. 背面网格剖分图
图4. 载荷约束
图5. 应力云图。
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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南昌航空大学实验报告
课程名称：CAD/CAE软件应用实验名称：轴承座的静力分析
指导老师评定：签名：
（一）实验目的：
掌握创建实体的方法，工作平面的平移及旋转，布尔运算（相减、粘接、搭接），模型体素的合并，基本网格划分、基本加载、求解及后处理。
（二）实验要求：
1.了解ANSYS的单元类型以及如何选择单元类型。
2.了解ANSYS分网的几种方法，并应用不同方法进行网格划分。
3.轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及其后处理。
（三）实验内容：
/PREP7
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wpoff,2.25,1.25,0.75
wprot,0,-90
CYL4, , ,0.75/2, , , ,-1.5 FLST,3,1,6,ORDE,1
FITEM,3,2
VGEN,2,P51X, , , , ,1.5, ,0 FLST,3,2,6,ORDE,2
FITEM,3,2
FITEM,3,-3
VSBV, 1,P51X WPCSYS,-1,0 WPSTYLE,,,,,,,,0
BLC4,0,1,1.5,1.75,0.75 KWPAVE, 16
CYL4,0,0,0,0,1.5,90,-0.75 CYL4,0,0,1, , , ,-0.1875
CYL4,0,0,0.85, , , ,-2 FLST,2,2,6,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
VSBV,P51X, 3 FLST,2,2,6,ORDE,2
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VSBV,P51X, 5 NUMMRG,KP, , , ,LOW KBETW,7,8,0,RATI,0.5, FLST,2,3,3 FITEM,2,14
FITEM,2,15
FITEM,2,9
A,P51X
VOFFST,3,-0.15, ,
WPSTYLE,,,,,,,,0
FLST,3,4,6,ORDE,2
FITEM,3,1
FITEM,3,-4
VSYMM,X,P51X, , , ,0,0
FLST,2,8,6,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-8
VGLUE,P51X
ET,1,SOLID187
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,30e6
MPDATA,PRXY,1,,
SMRT,6
MSHAPE,1,3D
MSHKEY,0
FLST,5,8,6,ORDE,4
FITEM,5,3
FITEM,5,7
FITEM,5,9
FITEM,5,-14
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
VMESH,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
FINISH
/SOL
FLST,2,8,5,ORDE,6
FITEM,2,15
FITEM,2,-18
FITEM,2,53
FITEM,2,55
FITEM,2,57
FITEM,2,-58
DA,P51X,SYMM
FLST,2,6,4,ORDE,6
FITEM,2,4
FITEM,2,-5
FITEM,2,10
FITEM,2,113
FITEM,2,151
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/GO
DL,P51X, ,UY,
FLST,2,4,5,ORDE,4
FITEM,2,9
FITEM,2,22
FITEM,2,68
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/GO
SFA,P51X,1,PRES,1000 FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,36
FITEM,2,76
/GO
SFA,P51X,1,PRES,5000 SOLVE
FINISH /POST1
/EFACET,1
PLNSOL, S,EQV, 0,1.0
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/REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1
/REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1
/REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1
/REP,FAST
/DIST,1,1.08222638492,1
/REP,FAST
/TITLE,肖曾 12061210
PLNSOL,S,EQV
ANCNTR,10,0.5
（四）实验结果：
（五）实验总结：
通过本次实验，我深深的感受到了科技的强大魅力，人类智慧的无穷。
开发ANSYS软件的人太厉害了，这是一个非常强大的软件，可以设计出很多物件。
唯一令人不悦的地方就是它全是英文，这对于母语不是英文的人来说是非常不方便的，很多指令都不是很熟悉。
呵呵，这算不算是一种文化侵略呢，让我们不知不觉中习惯于使用英语，也许若干年后，中文就变成我们的第二语言了。
因此，我国的优秀人才应该用中文开发出类似的软件，以壮我国威。
这是第二次使用了，很多指令熟悉了许多，在老师的敦敦指导下，我顺利地完成了实验。
总之，这次实验我学到了很多，殷切期待下次实验的到来。