深沟球轴承优化设计中的ANSYS辅助分析

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ＣＮ４ｌ一１１４８／ＴＨ

轴承２００９年１２期

Ｂｅａｒｉｎｇ２００９，Ｎｏ．１２

深沟球轴承优化设计中的ＡＮＳＹＳ辅助分析

牛青波，孙立明，李燕春

（洛阳轴研科技股份有限公司，河南

洛阳４７１０３９）

摘要：利用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件，结合几种凭以往经验设计的主参数方案，对深沟球轴承ＣＡＤ创新设计系统软件优化的主参数合理性进行了验证，结果表明，该软件所优化的主参数比较合理。关键词：深沟球轴承；主参数；ＡＮＳＹＳ；仿真分析中图分类号：ＴＨｌ３３．３３＋１；０２４２．２１

文献标志码：Ａ

文章编号：１０００—３７６２（２００９）１２—００１１—０４

深沟球轴承ＣＡＤ创新设计系统软件，将最优化设计理论应用于轴承的参数设计，设计结果以ＣＡＤ图及计算文稿等输出，大大缩短了轴承优化设计周期，提高了产品质量。该系统软件算法中轴承的接触应力、应变等力学特性计算采用Ｈｅｒｔｚ理论等方法。为验证由此软件优化的主参数的合理性，这里，结合３个以往设计经验所得方案的主参数，利用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件对其进行对比分析。

１轴承主参数

以６２０１轴承为例，其设计方案如表ｌ所示。方案１为软件优化的参数，其余方案为凭设计经验选择的主参数。

表１

６２０１轴承的主参数

主参数方案１

方案２

方案３

方案４

钢球直径／ｍｍ５．９５３

１

６．３５０

５．９５３

１

５．９５３

ｌ

钢球数／个７７

６

８

内沟曲率半径／ｒａｍ３．０４

３．２４３．０４

３．０４

外沟曲率半径／ｍｍ３．１６

３．３７

３．１６

３．１６额定动载衙／ｋＮ

６．８７

７．５７

６．２

７．５１

２有限元模型的建立和网格的划分

在建立模型前应根据分析要求和分析对象的实际情况对分析实体进行必要的简化，忽略一些细节和对计算结果影响不大的零部件，使建立的模型简单而Ｙ．Ｉ：Ｌ较真实地反映实体的力学特性…。

根据轴承实际尺寸计算出轴承内、外圈关键

点、中心圆等坐标，然后利用ＡＮＳＹＳ软件操作界面或其ＡＰＤＬ参数化编程语言建立几何模型。轴承单元类型采用１０节点ＳＯＬＩＤｌ８５单元，材料的弹性

模量Ｅ取２．１×１０５ＭＰａ，泊松比取０．３，对实体模型进行网格划分，并对可能的接触区域进行细化。由于轴承的对称性及承载特性，取１／２轴承进行有限元分析，如图１所示。

图１

６２０１轴承的三维几何模型

模型建立后，开始定义接触对，可以用接触向导定义，也可以用ＡＮＳＹＳ的ＡＰＤＬ参数化语言建立。接触面单元采用ＣＯＮＴＡｌ７４单元，目标面单元采用ＣＯＮＴＡｌ７０单元。然后对分析模型的边界条件定义：对轴承内圈施加菇，Ｙ，：向的约束条件；对轴承的对称截面施加对称约束，以便不影响轴承材料的泊松效应；对钢球施加约束，使其只有径向自由约束，并对外圈施加０．ＩＣ，径向载荷，见图２。

收稿日期：２００９—０６—３０；修回日期：２００９—０９—１５

基金项目：国家“十一五”支撑计划“基于三维ＣＡＤ的滚动轴承设计分析系统”

图２

６２０１轴承模型边界条件

　

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