滚动轴承磨损状态的Adams仿真与实验研究
轴承论文下载基于ADAMS的球轴承受力分析
产品设计与应用 基于ADA MS 的球轴承受力分析吴化勇,徐秀花(山东理工大学 机械工程学院,山东 淄博 255049)摘要:利用CAD 软件建立轴承三维模型,运用ADAMS 对球轴承进行受力分析,ADAM S 的后处理图形用户界面可以直接输出图形结果,并且可以直观模拟轴承的运动过程。
关键词:球轴承;ADAMS;受力分析中图分类号:T H133.33 文献标志码:A 文章编号:1000-3762(2009)02-0001-04Study on Con t act Forces of D eep Groove Ba ll Bear i n g Ba sed on ADA M SWU Hua -yong,XU Xiu -hua(College ofM echanical Engineering,Shandong University of Technol ogy,Zibo 255049,China )Abstract:The 3D bearing part geometry is set up fr om CAD,and the contact f orces in ball bearing are analyzed based on ADAMS .ADAM S/Post p r ocess or graphical user interface can be used t o out put graphical results,t o si m ulate the move ment of the bearing and the effect of para meters .Key words:ball bearing;ADAMS;contact forces1 轴承建模球轴承由内圈、外圈、球和保持架组成(图1)。
研究中通常将外圈固定于刚性结构中,其质量和转动惯量对动力学模型没有影响;在建模时将油槽和油孔等忽略掉不影响模型分析的准确性。
基于ADAMS的灵敏轴承摩擦力矩的仿真分析_刘蕾
第29卷第11期2012年11月机械设计JOURNAL OF MACHINE DESIGNVol．29No．11Nov．2012基于ADAMS的灵敏轴承摩擦力矩的仿真分析*刘蕾，陈晓阳，俞力铭，姜绍娜，张剑（上海大学轴承研究室，上海200072）摘要：灵敏轴承的摩擦力矩是稳定轴上干扰力矩的主要来源，其大小和波动性直接影响到系统工作的稳定性和可靠性。
根据灵敏轴承的实际工作情况，在所建立的灵敏轴承物理仿真模型的基础上，采用动力学分析软件ADAMS进行仿真分析，基于赫兹接触理论计算结果设置基本的接触参数，对比研究了不同球数灵敏轴承和不同轴向载荷下灵敏轴承的摩擦力矩性能。
关键词：灵敏轴承;摩擦力矩;ADAMS;动力学仿真中图分类号：TH133文献标识码：A文章编号：1001－2354（2012）11－0049－05陀螺稳定平台广泛应用在航天等现代尖端技术产品中，高灵敏、低摩擦力矩的陀螺仪框架灵敏轴承与陀螺仪马达转子轴承的精度和寿命高低是影响其定向及定位系统的重要因素［1］。
高精度的稳定平台要求其框架灵敏轴承具有很高的运动精度、支承刚度、小而稳定的摩擦力矩与精度保持性，这样才能使其定位精度高，确保惯导系统的姿态稳定和指示精度［2－3］。
灵敏轴承的摩擦力矩是稳定轴上干扰力矩的主要来源，其大小和波动值直接影响系统工作的稳定性和可靠性。
其中摩擦力矩的大小不仅与轴承结构、尺寸、几何精度、材料及热处理性能等参数有关，还与工作载荷、装配精度、润滑条件及使用环境因素有关，各种因素相互作用又相互干扰，分析过程复杂［4］。
到目前为止，国内外有大量学者进行轴承的力学模型分析研究，随着计算机技术的发展，利用计算机仿真、模拟各种因素对轴承性能的影响成为世界轴承行业的新动向［5－7］。
但目前国内外使用ADAMS软件进行动力学仿真模拟，多是针对高速重载下的滚动轴承，没有针对低速、轻载下的灵敏轴承，尤其是摩擦力矩的动力学仿真研究。
因此，文中在已有研究工作基础上，使用UG软件对灵敏轴承进行三维仿真物理建模，并将此模型导入商业软件ADAMS中进行轴承的低速动态特性仿真，获得了不同球数轴承和不同轴向载荷下一系列的启动和动态摩擦力矩数据。
动量轮论文：动量轮 航天轴承 磨损寿命 拟静力学分析 数值仿真
动量轮论文：动量轮轴承磨损寿命研究【中文摘要】动量轮是航天器姿态控制系统的重要执行机构,而微型精密角接触轴承又是动量轮的核心部件。
轴承的旋转精度、振动、摩擦力矩波动性以及寿命等性能决定了航天器的工作性能和任务寿命。
此类轴承通常是在高速轻载失重的空间环境下工作,这种工况条件决定了其主要失效形式是润滑剂不足或失效导致轴承沟道过度磨损,进而导致轴承的振动、噪音以及摩擦力矩增大,旋转精度降低。
目前轴承磨损寿命的计算方法是德国FAG公司基于二十多年前的试验数据作威布尔分布拟合而来,仅有参考价值。
因此建立有效的动量轮轴承磨损寿命计算模型是当务之急。
本研究以某型号动量轮轴承为例,利用滚动轴承的拟静力学分析方法计算了钢球与沟道接触区域的压力分布、滑动速度分布、润滑参数等,在此基础上推导出动量轮轴承基于的Archard磨损理论磨损率表达式,通过几何分析将磨损量换算为沟道半径变化量,并分析沟道几何参数变化量与预紧力的变化量的关系,进而建立了动量轮轴承磨损寿命计算模型;利用VC编程工具编制了动量轮轴承专用磨损寿命计算软件,利用该软件分析了工况参数和结构参数对轴承磨损特性的影响;通过动量轮轴承磨损寿命试验计算模型的正确性,并利用小样本可靠度评估方法分析了动量轮轴承磨损寿...【英文摘要】Momentum wheel is a key equipment of gesture control system in spacecraft, as miniature precision anglecontact ball bearing to momentum wheel. The performances and life of spacecraft lie on the performances of bearing such as precision, vibration, the waviness of friction torque and life. Such kinds of bearings often operate with high speed and light load in space environment. The common failure mode is wear-out occurring under insufficient lubrication condition, as a result, the vibration, noise and frict...【关键词】动量轮航天轴承磨损寿命拟静力学分析数值仿真【英文关键词】Momentum Wheel Space Bearing Wear Life Quasi-static Analysis Numerical Simulation【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848【目录】动量轮轴承磨损寿命研究摘要2-4ABSTRACT4-5第1章绪论8-14 1.1 引言8-9 1.2 国内外研究进展9-13 1.2.1 动量轮轴承设计9-10 1.2.2 轴承性能试验研究10 1.2.3 轴承寿命试验研究10-11 1.2.4 磨损计算研究11-12 1.2.5 耐磨设计研究12-13 1.3 论文主要内容13 1.4 研究方法13-14第2章动量轮轴承磨损寿命计算模型14-26 2.1 钢球与沟道之间的磨损计算14-20 2.1.1运动学分析14-18 2.1.2 套圈沟道磨损计算18-20 2.2 动量轮轴承磨损寿命模型20-24 2.2.1 初始预紧力时轴承内圈的轴向位移20-21 2.2.2 轴承磨损寿命21-24 2.3 本章小结24-26第3章动量轮轴承磨损特性理论分析26-32 3.1 内外沟道之间的磨损率比例26-27 3.2 动量轮轴承的磨损特性27-31 3.2.1 预紧力对沟道磨损的影响27-28 3.2.2 外圈转速对轴承磨损的影响28-29 3.2.3 轴承结构参数对磨损的影响29-31 3.3 本章小结31-32第4章动量轮轴承磨损寿命理论计算模型试验验证32-46 4.1 概述32 4.2 试验装置32-33 4.3 试验方案33-35 4.4 轴承分解与测量35-38 4.4.1 轴承零件表面观察35-38 4.4.2 轴承零件精度测试38 4.5 轴承失效过程38-40 4.6 验证模型40-42 4.7 动量轮轴承磨损寿命可靠度分析42-45 4.7.1 动量轮轴承寿命分布42 4.7.2 可靠度分析42-45 4.8 本章小结45-46第5章结论46-48 5.1 结论46 5.2 展望46-48参考文献48-52附录A 牛顿-拉斐逊迭代算法52-54附录B 软件说明54-58附录C 轴承参数说明58-60致谢60-61攻读硕士学位期间的研究成果61。
装甲车变速箱滚动轴承故障仿真分析
装甲车变速箱滚动轴承故障仿真分析宋一龙;高鑫;王智勇;林董【摘要】为解决变速箱轴承故障不能及时准确诊断这一问题,将刚柔耦合动力学仿真技术应用到变速箱轴承故障诊断中.首先对轴承双冲击理论进行了简要分析,然后根据装甲车变速箱轴承实际参数建立了基于ADAMS的轴承刚柔耦合动力学模型,对4种不同尺寸的轴承外圈故障进行了仿真,对轴承外圈故障进行了分析得到了不同尺寸故障下的振动信号的时频特性.通过实验分析验证了变速箱轴承刚柔耦合模型建立及仿真过程的正确性.仿真及实验结果表明:随着故障尺寸的增大,时域信号中出现双冲击现象,根据时域信号中双冲击的时间间隔就可以判断所对应的轴承外圈故障的大小.该结果为及时掌握装甲车变速箱轴承故障进展与实现装甲车的安全运行提供了帮助.%In order to solve the problem that the bearing of transmission can not be diagnosed in time and accurately,the rigid flexible cou-pling dynamics simulation technology was applied to the fault diagnosis of gearbox bearing. Firstly,the theory of double impact of bearing was briefly analyzed,then according to the actual parameters of armored vehicles gearbox bearing bearing is a rigid flexible coupling dynamic model of ADAMS based on four different sizes of the bearing outer ring fault were simulated. The outer race fault bearing were analyzed by time-frequency characteristic of vibration signals of different sizes under the fault. The validity of the rigid flexible coupling model and simula-tion process was verified by the experimental analysis. The simulation and experimental results show that double impact phenomenon occurs in the time domain signal with the increase of faultsize,According to the time interval of the double impact in the time domain signal, the size of the corresponding outer ring of the bearing can be judged. The results provide the help for grasping the failure of the gearbox of the ar-mored vehicle in time and realizing the safe operation of the armored vehicle.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2018(035)003【总页数】5页(P251-255)【关键词】装甲车;滚动轴承;刚柔耦合;故障分析【作者】宋一龙;高鑫;王智勇;林董【作者单位】中国人民解放军陆军步兵学院石家庄校区,河北石家庄050000;中国人民解放军陆军步兵学院石家庄校区,河北石家庄050000;中国人民解放军陆军步兵学院石家庄校区,河北石家庄050000;中国人民解放军陆军步兵学院石家庄校区,河北石家庄050000【正文语种】中文【中图分类】TH133.33;TH1130 引言由于工况的复杂及恶劣性,装甲车变速箱故障时有发生，轴承故障在变速箱所有故障类型中占到约19%，掌握轴承故障特性及时发现轴承故障是保证装甲车平稳运行的关键[1-3]。
基于ADAMS的圆柱滚子轴承仿真分析
及滚动体的质心速度示意图 ,图中的每个凸
起表示滚动体通过载荷区时滚子与内滚道
图 3 保持架质心轨迹图
之间的受力情况 。由图 5可知滚动体质心速度在进入载荷区后 (即凸起曲线上面的横线 )很快达到某
一数值 ,在通过载荷区时此速度几乎不发生变化 ,这是由于接触力较大 ,在载荷区内几乎不发生打滑 。
仿真表明滚动体在载荷区附近公转速度反而有所降低 ,接触线速度与内圈线速度相同 。
析方法相比 ,具有开发周期短 、可视化程度高等优点 。
关键词 :滚子轴承 ;动态仿真 ;保持架
中图分类号 : TH133. 33
文献标识码 : A
0 前言
圆柱滚子轴承由于径向承载能力大 、摩擦因数小以及适合高速等特点 ,得到了广泛的应用 ,但轴承 工作时的动态性能却一直是轴承领域的一个难题 。过去几十年来 ,国内外轴承的研究方法经历了以下 四个阶段 :静力学分析 、拟静力学分析 、拟动力学分析及动力学分析方法 。运用这些研究方法国外形成 了一些著名的轴承分析软件 ,如 Gup ta 的 ADORE[ 1 ] , NASA 的 SHARBERTH[ 2 ] , N SK的 BRA IN[ 3 ] ,及 SKF的 B EAST软件 [4 ] 。我国的分析起步较晚 ,也相应形成了一些成果 ,但这些软件采用底层语言进行 开发 ,周期较长 ,成本较高 ,可视化程度较差 ,且大多只能分析特定的轴承 ,使用范围受到很大限制 ,本文 利用 ADAM S的二次开发功能实现圆柱滚子轴承的动态仿真 。尽管仿真模型采取了一定的简化 ,但在 理论与实践上具有一定的指导意义 。
无自由度 。
建立的模型
基金项目 :国家“十一五 ”重大科技攻关基金项目 (JPPT - 115 - 189) ;河南省教育厅自然科学基金项目 (2007460007) ;河南科技大学 青年科学研究基金项目 (2006QN013)
轴承工作过程中摩擦状态的仿真分析研究
（ 自旋 滑 动 所 引 起 的 摩 擦 ： 动 轴 承 在 运 转 时 ， ３） 滚 滚珠 沿 套 圈滚 道 可 能 产 生 绕 接触 面 法线 的旋 转 运 动 。 此 引 起 自旋 滑 动 ， 由
滚 动轴 承 在 工 作 的过 程 中 ， 由于 受 到 预 紧 和 工 作 载 荷 的作 于 轴 承 的正 常工 作 。 用 ， 产 生 摩 擦 ， 擦 的主 要 形 式 有 以 下 几种 ： 会 摩 （ 弹 性 滞 后 引 起 的 滚 动 摩 擦 ： 珠 在 载 荷 的作 用 下 沿 滚 １） 滚
作中轴承的情况，所 以在单球双丝钢丝滚道 球轴承 的有 限元模 相 对 运 动 ， 以摩 擦 作 用 很 微 弱。 图 ２接 触 区 应 力 云 图 可 以看 所 从
型 中 ，钢 丝滚 道 的 网格 划 分 采 用 了 沿 钢 丝轴 向相 对 规 则 的 单
元— — Ｓ ＯＵ Ｄ １ ５ ８ 。
间 ， 到绕 流 阻 力 ， 为扰 动 阻 力 ， 生 摩擦 力和 摩 擦 力矩 。 受 成 产
２钢 丝 滚 道 球 轴 承 工 作 工 程 有 限 元 仿 真 ．
（ 单 球双 滚 道 接 触 有 限 元 模 型 的 建 立 １） 钢 丝滚 道 球 轴 承 结 构较 复 杂 ， 这里 首 先 对 滚动 体 与 相 对 的 两 根钢 丝滚 道 进 行 建 模仿 真 。 （ 实体 模 型 建 立 １ ）
钢 丝 滚 道作 为直 线 滚 道 处 理 。 为 了 能 方 便 的 施 加 自 由度 约 束 和
磨损问题的仿真求解研究
磨损问题的仿真求解研究摘要：本文研究了磨损问题的仿真求解，采用了有限元方法和数值算法对磨损情况进行了模拟和求解。
通过对磨损机理和影响因素的分析，建立了磨损数学模型，并从材料、运动状态等方面设计了仿真实验。
最后，利用ANSYS软件对仿真实验进行了模拟求解，得出了磨损量与工作时间的变化规律，并进行了分析和探讨，为磨损分析和寿命预测提供了参考。
关键词：磨损，仿真，有限元方法，数值算法，ANSYS一、引言磨损问题是材料科学领域中的一个重要问题，其研究对减少资源浪费、提高机械设备的使用寿命、降低维修费用、推动工程进步等方面具有重要的意义。
磨损是机械设备在使用过程中的一种自然现象，其机理复杂，涉及多种因素，如材料性质、摩擦力、运动状态等。
因此，为准确研究磨损问题，需要对其进行模拟和求解。
本文针对磨损问题进行了仿真求解研究。
首先，对磨损机理和影响因素进行了分析，并建立了磨损数学模型。
其次，从材料、运动状态等方面设计了仿真实验，并采用有限元方法和数值算法进行了仿真求解。
最后，利用ANSYS软件对仿真实验进行了模拟求解，并对结果进行了分析和探讨。
二、磨损数学模型建立磨损数学模型是研究磨损问题的重要基础。
在建立磨损数学模型时，需要考虑材料性质、运动状态、受力情况等多种因素。
本文基于磨损机理和影响因素的分析，建立了如下的磨损数学模型：$$W = kHd$$其中，$W$表示磨损量，$H$表示受力情况，$d$表示工作时间，$k$为比例系数。
该数学模型考虑了磨损与受力情况、工作时间、材料性质等因素的关系。
其中，受力情况是决定磨损量的重要因素，其受力情况的大小和方向都会对磨损量产生影响。
三、仿真实验设计为了验证磨损数学模型的有效性，本文利用有限元方法和数值算法对磨损情况进行了模拟和求解。
具体的仿真实验设计如下：1. 材料选择：本文选择了工程塑料作为材料，其具有良好的韧性和抗磨损性能。
2. 运动状态：本文采用了滑动摩擦运动状态，其运动状态为水平滑动，速度恒定，摩擦力为定值。
基于ADAMS的行星轮磨损故障仿真研究
本文主要对行星轮磨损故障进行研究 。利用 SolidWorks三维建模软件进行高精度建模，并利用 ADAMS软件，对行星齿轮机构进行动力学分析，通过 对其啮合频率及行星轮故障频率进行研究，提供了单 个行星轮磨损的啮合频率及故障频率频谱图,并将仿 真值与理论值作对比,验证了数据的可靠性。
1行星齿轮机构建模
由于行星齿轮机构的应用广泛性以及在机械系统 运转中的重要性,很多学者对行星齿轮机构做了大量 研究。巨刚、张建杰⑷等通过对行星齿轮及整体进行 模态分析,研究了其固有频率及振型;冯志鹏等⑵研 究了分布式齿轮故障的振动频谱特征;雷亚国、汤伟 等⑶归纳了齿轮局部故障时的振动信号特征;王况、 王科盛等⑷通过对太阳轮故障信号做阶次分析,研究 了行星齿轮箱太阳轮的故障特性;杨锐、姜宏⑸等分 析了太阳轮断齿故障时各齿轮之间啮合力的变化规 律;赵磊、郭瑜同等对齿轮裂纹故障特征的提取做了 分析;刘翌辉、贾普荣⑺等通过小波变换研究了多级 传动齿轮箱缺齿故障。但国内外学者对齿轮磨损故障 的研究较少。
*基于粒子群优化和滤波技术的复杂传动装置早期故障诊断研究(50875247)
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检测与買里Test and Quality________________________
准进行修改。具体的参数如表1所示。轴承采用标准 的6202深沟球轴承。
2019年第8期
ADAMS软件中，并不会导入约束及配合关系,需要在 ADAMS中重新加入约束及配合;而第二种方法是将模 型及约束配合关系全部导入到ADAMS中。通过比较 这两种方法,虽然第二种方法快捷、方便,而且保证了 约束及配合的完整性,但是考虑两个软件之间的兼容 性存在问题，SolidWorks建立的约束及配合关系与 ADAMS不能实现完美兼容，可能会使软件在仿真过程 中出现崩溃,所以本文采用第一种方法。
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摘 要：针对一线切割机床导轮轴承磨损失效易导致加工质量下降的问题，以深沟球轴承 624 为研究对象，通过建立 Adams 虚拟样机模型，仿真和分析了不同程度磨损状态的滚动轴承，揭示了其磨损状态的特征，得到了信号时域和频域 上的特征值，并利用了一台线切割电火花机床的导轮轴承进行了实验验证。仿真和实验结果表明，轴承的磨损状态与该 信号特征值有关，且随着滚动轴承磨损状态的加剧，该信号特征值随轴承内部间隙增大而增大。该值可以有效的表征轴 承的磨损状态，对滚动轴承的磨损状态识别有一定参考价值。 关键词：滚动轴承；磨损状态；Adams；间隙 中图分类号：TH16；TH133.33 文献标识码：A 文章编号：员园园员-3997（圆园19）06-0112-04
机械设计与制造
第6期
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酝葬糟澡蚤灶藻则赠 阅藻泽蚤早灶 驭 酝葬灶怎枣葬糟贼怎则藻
圆园19 年 6 月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
滚动轴承磨损状态的 Adams 仿真与实验研究
张金萍 1，李奕江 1，李允公 2，王 波 2
（1.沈阳化工大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110142；2.东北大学机械工程与自动化学院，辽宁 沈阳 110004）
Adams Simulation and Experimental Study on Wear State of Rolling Bearing
ZHANG Jin-ping1，LI Yi-jiang1，LI Yun-gong2，WANG Bo2
（1.School of Mechanical Engineering，Shenyang University of Chemical Technology，Liaoning Shenyang 110142，China； 2.School of Mechanical Engineering and Automation Northeastern University，Liaoning Shenyang 110004，China）
综上所述大部分对滚动轴承磨损的研究都只是单独针对轴 承，对一个系统的整体研究较少；对轴承磨损方面的研究主要集 中在磨损寿命的预测，对轴承磨损状态的分类少有涉及，也没有
粤遭泽贼则葬糟贼：The wear failure of the guide wheel bearing of wire cut electrical discharge Machine（WEDM）can lead to the decline of the machining quality. Taking the deep groove ball bearing 624 as the research object，through the establishment of Adams virtual prototype model，the wear status of the bearings is simulated and analyzed. The eigenvalue of the signal in the time domain and the frequency domain are obtained，and the guide wheel bearing of WEDM is experimentally verified. The simulation and experimental results show that the wear status of the bearing is related to the eigenvalue of the signal，and with the rolling bearing wear state intensified，the eigenvalue of the signal increases with the internal gap of the bearing. The value can be used to characterize the wear state of the bearing，and it has certain reference value for the wear state recognition of the rolling bearing. Key Words：Rolling Bearing；Wear State；Adams；Clearance
1 引言
在旋转机械的组成部件中，滚动轴承是重要组成部件之一， 旋转机械故障中大约有百分之三十的故障都是由滚动轴承的故 障导致的[1]。因此滚动轴承的故障诊断对相关机械的安全生产和 运行十分重要，其故障诊断也一直是相关研究的热点，相关的故 障诊断方法层出不穷。在滚动轴承的缺陷中，磨损是最常见的的 一种类型。国内外许多学者基于此做出了大量的研究。林丽阐述 了声发射技术在轴承磨损上的应用进展[2]；文献[3]预测了双列角接 触球轴承的磨损寿命，结果证明该方法可以得到较精确的预测结 果；文献[4]对滚动轴承磨损失效的原因进行了分析并描述了相关 的内圈烧伤剥离现象；文献[5]通过数值仿真的方法进行了建模并 预测了滚动轴承磨损寿命；文献[6]研究了滚动轴承微动磨损的机 理和危害，并总结了一些影响微动磨损的因素；文献[7]仿真了圆柱
滚子轴承的磨损失效并通过实验验证了信号频谱集中度与磨损 失效的关系；文献[8]分析了圆柱滚子轴承的不均匀磨损特性并进 行了仿真；Adams 是一款机械系统动力学分析软件，通过它创建机 械系统的虚拟样机模型，可以方便的进行静力学动力学分析，输出 位移、速度、加速度曲线[9]。因此在滚动轴承的仿真分析中使用 Adams 虚拟样机技术是发展迅速和前沿的方法。文献[10]建立了磨 损轴承的 Adams 模型并分析其动力学特性。文献[11]利用 Adams 的二次开发功能建立了轴承分析模块直观快速的得到了轴承的 动力学特性；文献[12]将参数化建模应用在轴承建模中，仿真结果 说明参数化分析结果与实际相符；文献[13]使用 Adams 和 ANSYS 联合仿真分析了滚动轴承的动态特性与磨损疲劳寿命。