轴承座的有限元分析
轴承座有限元法分析报告与建模
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：机械设计制造与其自动化指导教师：X建树、王洪新、林华、周小超、X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)有限元法与其根本思想 (2)1.2 问题描述 (3)第二章轴承座有限元分析的准备工作 (3)建模过程与思路 (3)设置单元类型 (4)定义材料属性 (4)轴承座三维实体建模 (5)创建基座模型 (5)创建轴瓦支架的下部 (15)创建轴瓦支架的上部 (17)创建 (24)构建轴承座整体 (32)创建网格 (33)第三章有限元模型的前处理和求解 (35)定义分析类型 (35)约束４个安装孔 (35)约束基座底部Ｙ向位移 (36)在轴承孔圆周上施加推力载荷 (38)在轴承孔的下半局部施加径向压力载荷 (39)求解 (41)第四章有限元模型的后处理和结果分析 (42)绘制轴承座的变形形状 (42)绘制轴承座位移分布等值线图 (44)查看轴承座各节点位移 (45)绘制轴承座应力分布等值线图 (46)查看轴承座节点最大应力 (47)总结 (49)参考文献 (49)第一章引言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展分析，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。
有限元轴承分析报告
轴模型有限元分析1101040431 车辆11-2 徐贞宇1、摘要本报告典型介绍了如何利用有限元分析工具workbench模拟部件受外力时变形及应力的详细过程，通过有限元分析可获得各种参数进而指导实践中设计的优化。
通过本文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用、使用方法有个初步的认识。
2、背景意义该论文所分析的轴是固定轴承时所用的轴，这是一种常见的结构。
它的作用主要有两个：第一，约束轴承位置，保证轴承工作的稳定；第二，轴通过键与轴承链接来传递动力。
因此，无论从哪个方面来说，保证轴的稳定和受力平衡至关重，否则它就容易损坏。
为此，我们需要对该轴进行有限元分析，以此来确定轴的受力情况，从而进行合理的设计。
该轴的受力比较简单，主要是轴承通过键施加给轴力。
其结构如下：3、零件建模通过workbench的建模功能可以根据条件建模如图所示：4、零件参数及载荷4.1参数零件材料的各种参数如下：TABLE 21Structural Steel > Isotropic ElasticityTemperatureCYoung'sModulusPaPoisson'sRatioBulk ModulusPaShearModulus Pa 2.e+011 0.3 1.6667e+011 7.6923e+0104.2负荷零件材料的负荷为：只考虑作用到键侧面的力，左边键载荷6000N,右边键上载荷3000N。
在软件中的定义为：LoadsObject Name CylindricalSupportCylindricalSupport 3Force Force 2FixedSupportState Fully DefinedScopeScopingMethodGeometry Selection Geometry 1 FaceDefinitionType Cylindrical Support ForceFixed SupportRadial FixedAxial FreeTangential FreeSuppressed NoDefine By VectorMagnitude -6000. N(ramped)-3000. N(ramped)Direction Defined5、有限元分析5.1划分网格定义材料属性，进行网格划分。
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。
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
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。
4.弹性轴承有限元分析
机械设计中的有限元法第4题：分析图4弹性轴承在载荷作用下的应力和应变(载荷个数、大小自己选择)。
图4 弹性轴承受力分析摘要本课题主要以CATIA为基础，建立了弹性轴承的结构模型及静态下弹性轴承的有限元分析模型，并通过对静载荷下弹性轴承的应力及应变进行计算，得出弹性轴承应力及应变的分布情况。
1 弹性轴承简介随着直升机技术的发展与新工艺、新材料的应用，多年来国外各直升机公司花费大量人力、物力，使直升机技术不断发展到新的技术高峰。
伴随着直升机技术的飞速发展，直升机旋翼系统也从第一代发展到全复合材料的第三代旋翼。
期间，旋翼系统使用的常规金属轴承逐渐发展到金属、橡胶夹层结构的弹性轴，七十年代初代表着直升机第三代旋翼三大先进技术之一的弹性轴承，开始投入工程应用阶段，目前已广泛用于直升机旋翼系统中。
弹性轴承是通过硫化黏结将橡胶和金属隔片组成交替排列形成的一类构件，通过橡胶的剪切变形满足特定的摆动运动要求。
它不仅能满足复杂工况下减振性能的要求，而且还具有结构简单、无需润滑、装拆维修方便、使用寿命长、性能可靠等优点。
近年来，随着有限元法在工程上的广泛应用，利用有限元对弹性轴承的力学行为进行模拟成为弹性轴承结构设计的一种重要方法。
本课题即通过有限元分析方法考察弹性轴承在载荷作用下的应力及应变。
2弹性轴承有限元建模弹性轴承由一般由14层不同厚度的同心的环面橡胶弹性层和13层环面不锈钢隔片交替牢固粘接构成，为简化弹性轴承的分析计算，采用其简化结构即：由2层不同厚度的同心橡胶层和1层同心的环面粘接而成。
2.1 弹性轴承的尺寸参数、材料性能弹性轴承的尺寸参数及材料性能见下图一。
说明：因查阅了关于弹性轴承的相关资料，发现弹性轴承是由弹性体和金属件交替粘接而成，而题目所给的是一个单独零件，为了保持题目与所查资料的一致性，本课题对题目所给的二维草图做了部分的修改，但有限元法分析原理基本相似。
又题目要求采用ANSYS软件分析，但由于本人的笔记本电脑配置较低，安装此软件后电脑无法运行，故采用了CATIA中的有限元分析模块分析，但在后期的学习中，定会加紧学习ANSYS软件，熟练掌握。
转子／轴承／轴承座系统动力学特性的三维有限元分析
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 ）
摘
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
一
图 １ 优 化 前 的
一
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
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教程10：轴承座的有限元分析轴承座的几何尺寸如图所示：
交互式的求解过程
1进入ANSYS
程序→ANSYS 10.0 →Configure ANSYS Products →file Management→input job name: zhouchengzuo→Run
2建立几何结构
2.1 创建长方体
1．Main Menu: Preprocessor→Modeling→Create→V olumes→Block→By Dimensions。
2. 分别输入X1=0，X2=76，Y1=0，Y2=25，Z1=38，Z2=-38。
3．按下OK按钮。
4．Utility menu：PlotCtrs→Pan,Zoom,Rotate…。
5. 按下Pan-Zoom-Rotate窗口内的ISO按钮。
6. 关闭Pan-Zoom-Rotate窗口。
2.2 创建长方体的两个圆孔。
调整工作平面的位置及角度
1．Utility menu：WorkPlane→Display Working Plane。
2. WorkPlane→Offset WP to→XYZ Locations +
→在文本框中输入：57，0，19→OK。
3．WorkPlane→Offset WP by Increments…→将角
度滚动条滑到90 度作为旋转的角度。
4. 按下上面一组按钮中的X-按钮。
5.按下OK按钮。
6. Main Menu: Preprocessor→Modeling→Create
→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder。
7. 输入WP X ：0，WP Y ：0，Radius：
9.5，Depth：38。
8. 按下OK按钮。
9. Utility menu：WorkPlane→Offset WP to→
XYZ Locations + →在文本框中输入：
57，0，-19→OK。
10. Main Menu: Preprocessor→Modeling→Create。