基于ANSYS Workbench的滾珠軸承的靜強度分析

薛姣，胡豐收

（河南機電職業(yè)學院，河南 鄭州 451191）

基于ANSYS Workbench的滾珠軸承的靜強度分析

薛姣，胡豐收

（河南機電職業(yè)學院，河南 鄭州 451191）

滾珠軸承是滾動軸承的一種，將球形合金鋼珠安裝在內(nèi)鋼圈和外鋼圈的中間，以滾動方式來降低動力傳遞過程中的摩擦力和提高機械動力的傳遞效率。滾珠軸承不能承受較大的重載荷，在輕工業(yè)機械中較常見。對于滾珠軸承的靜強度分析尤為重要。

滾珠軸承；ANSYS Workbench；靜強度分析

1 概述

現(xiàn)代工業(yè)通用機械都配備了相當數(shù)量的滾動軸承。一般說來，滾動軸承都是機器中最精密的部件。通常情況下，它們的公差都保持在機器的其余部件的公差的十分之一。但是，多年的實踐經(jīng)驗表明，只有10%以下的軸承能夠運行到設(shè)計壽命年限。而大約40%的軸承失效是由于潤滑引起的故障，30%失效是由于不對中或“卡住”等裝配失誤，還有20%的失效是由過載使用或制造上缺陷等其它原因所致。

本文依據(jù)ANSYS Workbench軟件，對某型號的滾珠軸承進行靜強度分析。校核是否滿足AISI52100的標準。

2 幾何模型的建立和導入

某滾珠軸承供應(yīng)商提供三維CAD數(shù)據(jù)模型導入ANSYS Workbench，如圖1所示：

圖1 導入滾珠軸承數(shù)據(jù)模型

3 有限元模型的建立

3.1 材料屬性的賦予

按照供應(yīng)商提供的BOM表，滾珠和環(huán)是以高鉻鋼做成，我們選用ANSYS Workbench材料庫中的高鉻鋼，網(wǎng)格類型選擇為實體，如圖2所示：

圖2 材料屬性的賦予

3.2 柱坐標系的建立

因為滾珠軸承內(nèi)環(huán)受到軸承力，我們需要建立一個柱坐標系來施加徑向的軸承力，如圖3所示：

圖3 建立柱坐標系

3.3 contact建立

按照模型需求，建立滾珠與保持器、滾珠與內(nèi)環(huán)，滾珠與外環(huán)的摩擦接觸，設(shè)定好接觸參數(shù)。如圖4所示：

圖4 接觸的設(shè)置

3.4 固定鉸及旋轉(zhuǎn)鉸的建立

選擇外圓環(huán)表面與地面做固定鉸約束，如圖5所示：

圖5 建立固定鉸

選擇內(nèi)圓環(huán)表面建立旋轉(zhuǎn)鉸，如圖6所示：

圖6 建立固定鉸

4 網(wǎng)格劃分

采用ANSYS workbench自動網(wǎng)格劃分技術(shù)，劃分滾珠軸承，如圖7所示：

圖7 滾珠軸承的自動網(wǎng)格劃分

5 荷載及分析設(shè)置

5.1 荷載

旋轉(zhuǎn)鉸的加載

圖8 旋轉(zhuǎn)鉸的加載

軸承力的加載

圖9 軸承力的加載

5.2 分析設(shè)置

圖10 分析設(shè)置

6 分析結(jié)果

1 total deformation

圖11 total deformation

2 Directional Deformation

圖12 Directional Deformation

3 Equivalent Stress

圖13 equivalent stress

4 Contact Status

圖14 contact status

5 Contact Pressure

圖15 contact pressure

7 結(jié)論

本文采用ANSYS Workbench軟件，對某型號的滾珠軸承進行靜強度分析。校核該產(chǎn)品滿足AISI52100的標準。

[1] AISI52100.

Static strength analysis of ball bearings based on ANSYS Workbench

Xue Jiao, Hu Fengshou
( Henan electromechanical vocational college, Henan Zhengzhou 451191 )

The ball bearing is a kind of rolling bearing, install the spherical alloy steel ball, steel ring and the outer rims of the middle, to scroll way to reduce the friction in the process of power transfer to and improve the efficiency of mechanical power transmission. Ball bearings cannot withstand large heavy loads, which are more common in light industrial machinery. The static strength analysis of ball bearings is especially important.

ball bearings; ANSYS Workbench; Static strength analysis

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-220-03

U467.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-220-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.072

薛姣，就職于河南機電職業(yè)學院。