基于ANSYS-LS-DYNA滾動軸承的動力學特性研究.pdf

1、滾動軸承是傳動系統(tǒng)的重要組成部分，滾動軸承的動力學特性直接影響到軸承本身的壽命和回轉(zhuǎn)精度，從而間接影響到傳動系統(tǒng)的精度保持性、可靠性指標以及振動噪聲等。因此，為了提高滾動軸承在工作中的運動精度，降低軸承的振動噪聲，了解滾動軸承故障的振動特性等，對滾動軸承的實際工況進行動力學仿真，研究滾動軸承在不同的結構參數(shù)、幾何參數(shù)和工況參數(shù)下的動力學特性以及軸承的故障振動特性和軸承在傳動系統(tǒng)中的動力學特性便有著非常重要的意義。
　　本文基于長江

2、學者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃項目(IRT0816)和“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項(2010ZX04014-014)。研究內(nèi)容主要是基于ANSYS/LS-DYNA，以一種多體接觸動力學方法仿真并分析滾動軸承在特定結構參數(shù)、幾何參數(shù)和工況參數(shù)下的動力學特性。主要研究滾動軸承各部件在位移、速度、加速度、應力、接觸力以及載荷分布的變化規(guī)律。在此基礎上研究滾動軸承的故障振動特性，基于滾動軸承的主要失效形式（點蝕），在ANSYS中建立具有點

3、蝕故障的滾動軸承有限元模型，進一步研究滾動軸承的故障振動特性，分析由于點蝕故障所引起的應力集中、接觸力以及振動情況的變化，最后并運用包絡譜分析法完成對軸承故障的診斷。研究結果為滾動軸承的設計，選擇等提供了理論依據(jù)。全文的主要內(nèi)容如下：
　　(1)研究滾動軸承徑向游隙的變化規(guī)律，研究各個參數(shù)對滾動軸承徑向游隙的影響，分別分析過盈配合、轉(zhuǎn)速、工作載荷、溫度以及材料的線膨脹系數(shù)對滾動軸承徑向游隙的影響，從而提出一種如何選取滾動軸承最佳原

4、始徑向游隙基本理論，并基于其推導理論，利用Matlab GUI設計出一個快速求解滾動軸承最佳原始徑向游隙程序。
　　(2)應用ANSYS軟件，基于滾動軸承的幾何學關系建立滾動軸承的三維有限元模型，結合課題背景的工況參數(shù)施加載荷和轉(zhuǎn)速，在ANSYS/LS-DYNA中實現(xiàn)滾動軸承的動力學仿真，運用LS-PrePost后處理軟件分析并驗證仿真結果的正確性。
　　(3)基于ANSYS/LS-DYNA，研究軸承的結構參數(shù)、幾何參數(shù)和工

5、況參數(shù)對滾動軸承動力學特性的影響規(guī)律。尋找節(jié)點在位移、速度、加速度、應力、接觸力以及載荷分布的變化規(guī)律，分析各個參數(shù)對滾動軸承的影響規(guī)律，從而為軸承的設計以及選擇提供了一種可靠的理論依據(jù)。
　　(4)從研究單個軸承到研究含多軸承的傳動系統(tǒng)，基于ANSYS/LS-DYNA研究多軸承系統(tǒng)的多體接觸動力學。施加轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，進一步研究軸承的動力學特性。
　　(5)在ANSYS中建立含點蝕故障的滾動軸承有限元模型，研究滾動軸承的故障振