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图1轴承三维图零件固有频率理论计算2.1轴承内圈故障频率2.2轴承外圈故障频率2.3轴承滚珠故障频率（2.4零件故障频率表轴承工作时的转速为1750转/分，轴承的滚球个数，滚珠直径d=7.94mm ，轴承的节径为D=39.04mm 由公式计算得到各部件理论故障频率如表名称故障频率内圈外圈滚珠992.39656.95431.90表2零件故障频率表ANSYS 模态分析材料设置，弹性模量为1E+11pa ，泊松比率，约束如图3。
图3轴承约束添加3.4模态分析结果在Solution 中选择Total Deformation ，求解得到轴承前六阶固有频率，如图4、图5所示。
图4轴承固有频率图谱同时得到前六阶固有频率下的轴承变形量，在此列出第二阶固有频率下的轴承变形图，最大变形量为0.20269mm ，如图6所示。
4轴承谐响应分析4.1约束添加对上述的的深沟球轴承的内圈切一个小槽，形成有缺陷的轴承，对轴承进行谐响应分析与无缺陷轴承模态分析的材料设置、网格划分、模态约束相同，再添加谐响应约束，轴承工作时内圈受转矩为100N ·mm ，如图7所示。
4.2谐响应分析结果在Analysis Setting 中设置频率边界为0-1000Hz ，响中添加Total Deformation 和得到幅频特性曲线如图8。
·mm 工况下变形如图9。
根据谐响应分析结果，可知轴承在正常工况下，在轴承固有频率范围之内，随着加载频率增大，变形幅度增大，在频率为632Hz 附近时幅值增到最大，与计算出的内圈故障频率656.95Hz 相接近，故判定为内圈故障。
5结论①用ANSYS 有限元分析软件对深沟球轴承进行模态分析，得到前六阶固有频率下的轴承变形云图，在第二阶固有频率647Hz 频率下的轴承达到最大变形，变形量为0.20269mm 。
②给轴承内圈切一个小槽，对其进行谐响应分析。
谐响应分析结果显示，轴承在正常工况下，且小于轴承固有频率时，随着加载频率增大，变形幅度增大；在频率为632Hz 附近时幅值增到最大，与计算出的内圈故障频率656.95Hz 相接近，故判定为内圈故障。
基于ANSYS Workbench 的前轴分析和优化设计
赵凯;曾亿山;牛家忠
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2015(000)002
【摘要】汽车车桥是汽车上主要承载构件之一，对其进行分析和优化十分必要。
以某公司生产的前桥前轴为例，先建立前轴的Pro／E三维模型，后导入 ANSYS Workbench ，在几种不同的路况上对前轴进行静态分析，结果表明前轴在应力大小方面能满足要求。
在此基础上结合实际情况，并以质量最小化为最终目的，对前轴进行了形状优化和尺寸优化，为前轴的实际制造和优化改进提供理论依据。
【总页数】3页(P53-55)
【作者】赵凯;曾亿山;牛家忠
【作者单位】合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230009;安徽安凯福田曙光车桥有限公司，安徽合肥 230051
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.7;U463.218+.5
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ANSYS WORKBENCH 11.0 WORKSHOP（DS）作业4.1线性结构分析作业4.1 –目标•作业4 是一个由5个零部件组成的叶轮泵的装配体。
我们主要的目标是对此预带100N皮带轮载荷的装配体进行分析，并加以验证:–在加载后，叶轮变形不会超过0.075mm.–环轴孔的塑料泵的外壳在使用中不会变形超出其材料的弹性极限.作业4.1 –假设•假设泵的外壳被紧紧地固定在泵体的尾端，因此可在固定面上施加“无摩擦支座约束(Frictionless Support)”，来模拟其约束.•同样，可在相对轴孔的固定孔上施加“无摩擦支座约束(Frictionless Support)”，用于模拟紧固螺栓的接触。
（注：如果需要获得在固定孔上的准确应力值，最好采用“Component only”支座。
•最后，在滑轮上施加轴承载荷（x=100N), 以模拟由皮带驱动的载荷。
轴承将为分布在与皮带接触的滑轮的表面（Compression Only)作业4.1 –接触假设•对于此Workshop，我们在DS中将有两种线性接触可被用，“Bonded”与“No Separation”.在此分析中，重要的是明白与理解包含与接触行为相关的所有假设。
作业4.1 –起始页•从发射台启动DS.•通过“Geometry > From File . . . “选择“Pump_assy3.x_t”.•当DS 启动后点击右上角的‘X’关闭向导模板作业4 .1–前处理1.设置工作系统单位制为公制毫米制.–“Units > Metric (mm, Kg, MPa, C, s)”.12.在目录树中点击泵外壳（Part1).–“Model > Geometry > Part 1”.3.“Detail”中输入材料“polyethylene”.23. . .作业4 .1–前处理•切换图示中前4个接触域为”NoSeparation”.4.按住Shift键，同时点击前4个接触命令条.5.从明细窗中将接触类型设为“noseparation”.•将其余的接触域设置为“绑定（Bonded）”.4 5作业4 .1–环境•施加螺栓载荷:76.点击“Environment”命令条.7.点击如图所示的滑轮表面.8.插入一个轴承载荷.–“RMB > Insert > Bearing Load”9.在明细表中将“Components”设置为“X = 100 N”.8910. . .作业4.1 –环境10.点击泵外壳(part 1)上相对应的面.11.插入一个“无摩擦支座(Frictionless Support ）”约束.–“RMB > Insert > Frictionless Support”.11. . .作业4.1 –环境•现在我们将在如图所示的8个安装孔上的沉孔部分施加”无磨擦约束（Frictionless Support)”.•通过按住CTRL键,同时可以分别一起选中每一个所要求的表面，并且我们可以使用一个在DS安装过程中生成的宏（可根据尺寸大小进行选择）.在选取初始面后，运行宏命令找到并选取所有尺寸相同的面。
基于ANSYS WorkBench一字型转轴扭矩分析
王强
【期刊名称】《机械》
【年(卷),期】2018(045)007
【摘要】通过ANSYS WorkBench中瞬态动力分析模块对新型一字型转轴进行了扭矩分析,分析中,锥片变形设为非线性,根据实际情况设置了接触面的摩擦因数.分析结果表明,在转轴工作过程中,锥片均为弹性变形,变形不均匀,摩擦应力分布不均匀,锥片与轴套绝大部分处于滑动状态,小部分会产生粘连,接触面之间几乎没有穿透,锥片与轴套间的摩擦力随着轴芯位置呈现非线性增大,并得出转轴扭矩与轴芯位移之间的非线性变化曲线.
【总页数】3页(P25-27)
【作者】王强
【作者单位】苏州经贸职业技术学院,江苏苏州215009
【正文语种】中文
【中图分类】TP303
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基于ANSYS的推力滚针轴承垫圈应力分析乔淑香,邓四二,高银涛,张风琴(河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003)摘要:垫圈平行度对推力滚针轴承的使用寿命有着很大的影响,为了保证垫圈工作时的安全可靠性,需要在预定的静载荷作用下校核垫圈和支承面贴合时内部产生的拉应力量。
在推力滚针轴承静力学分析基础上,利用AN S Y S有限元分析软件对推力滚针轴承垫圈进行了有限元分析,得出垫圈所承受的最大应力值。
计算结果表明:垫圈所承受的最大应力值小于材料的许用抗拉强度,符合轴承的设计要求。
关键词:推力滚针轴承;AN S Y S;应力分析;垫圈中图分类号:TH133.33;O241.82文献标志码:B文章编号:1000-3762(2009)05-0040-03由于工艺问题,推力轴承垫圈允许有一定范围内的平行度公差。
在实际工作中,垫圈在载荷的作用下和支承面贴合时内部会产生拉应力。
为了保证垫圈的安全可靠性,在轴承设计时,必须在预先规定的静载荷作用下[1],校核拉应力的具体数值。
不仅从客观上评价其性能和质量,而且还可以作为垫圈安全使用的一个重要基础数据。
本文对一推力滚针轴承垫圈在ANSYS的环境下进行静力学分析,计算出垫圈所承受的最大应力值以验证其可靠性。
为了更便捷地进行分析计算,首先建立参数化建模系统,然后在此基础上,进行滚针轴承垫圈的静力学分析。
1建立参数化建模系统利用ANSYS的二次开发工具APDL[2]命令流使垫圈模型的建立参数化,将APDL命令流读入ANSYS,在参数输入界面可直接输入垫圈的结构参数,从而建立垫圈的有限元模型,替代ANSYS人机交互的GU I方式,这样使复杂的建模过程简单化,也可使用于该类型其他型号的垫圈的分析,大大提高了垫圈建模的工作效率。
1.1建模的有关参数垫圈的形状由图1中的a,b,c参数决定,各个边相互垂直。
图中D w为滚针的直径;L w为滚针的长度;f是滚针端面与轴心的最近距离;h为垫圈的平行度公差值。
电机CAE解决方案安世亚太科技股份有限公司目录1. 电机概述 (3)1.1 电机的定义 (3)1.2 电机的作用和地位 (3)1.3 电机的分类 (4)1.4 电机的发展 (4)2. 直流电机 (9)2.1 直流电机的工作原理 (9)2.2 直流电机的构造 (10)3. 异步电机 (14)3.1 异步电机的构造 (14)3.2 异步电机的工作原理 (17)4. 电机中的关键部件和关键技术 (19)5 电机关键工程问题及相关专业问题 (25)5.1 电机关键工程问题 (25)5.2 关键工程问题涉及的专业问题 (25)6. 电机仿真需求 (27)6.1 电机强度、刚度分析 (27)6.2 电机振动特性分析 (27)6.3 电机疲劳寿命分析 (28)6.4 电机的温升与散热分析 (28)6.5 电机噪声分析 (28)6.6 电机电磁分析 (29)7. 电机仿真解决方案 (30)8. 电机CAE应用案例 (32)9. 技术支持与服务 (40)10. 电机行业用户 (43)1. 电机概述1.1 电机的定义广义言之，电机可泛指所有实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械或装置。
相比广义电机定义，通常所说的电机多为狭义电机，主要指那些依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量转换和信号传递与转换的装置。
依此定义，严格地说，这类装置的全称应该是电磁式电机，但习惯上已将之简称为电机。
虽然涵义上是狭义的，但就目前来说，能够大量生产电能、实施机电能量转换的机械主要还是电磁式电机。
1.2 电机的作用和地位在自然界各种能源中，电能具有大规模集中生产、远距离经济传输、智能化自动控制的突出特点，它不但已成为人类生产和生活的主要能源，而且对近代人类文明的产生和发展起到了重要的推动作用。
与此相呼应，作为电能生产、传输、使用和电能特性变换的核心装备，电机在现代社会所有行业和部门中也占据着越来越重要的地位。
对电力工业本身来说，电机就是发电厂和变电站的主要设备。
基于ANSYS Workbench的气体静压轴承径向特性分析崔海龙;岳晓斌;雷大江;夏欢;朱建平【摘要】A new method to analyze radial characteristics was proposed based on ANSYS Workbench.The finite ele-ment model was established based on similar principles of computational fluid dynamics,the pressure field of aerostatic bearing in tiny gas gap was calculated by using the FLUENT module.The strength check was processed by Static Structure analysis module,the capacity of aerostatic bearing was also achieved.Radial stiffness of aerostatic bearing was calculated based on the experimental design of DOE,the effect of the number of circumferential orifice and orifice diameter on the ra-dial stiffness was analyzed.The results show that the stiffness is increased with the decrease of the diameter of orifice and the increase of the number of orifice.The calculation results of the new method have good agreement with the experimental results.%提出一种基于ANSYS Workbench的径向特性分析方法。
本文主要针对Tribo-X inside ANSYS的功能及各方向应用实例进行介绍，限于篇幅关系会分五篇进行介绍，第一篇主要结合软件的需求、理论、功能及应用方向进行介绍，第二篇至第五篇将结合具体应用方向的示例进行介绍。
本篇为第一篇。
一、滑动轴承计算应用场景
滑动轴承大量用于旋转机械结构，系统力学行为与滑动轴承的特性参数密切相关，有必要对滑动轴承进行计算以获取轴承参数，研究轴承受力状态，如油膜压力、油膜间隙、轴承剪力、油膜刚度、油膜阻尼等。
但滑动轴承计算在本质上属于复杂的多物理场问题，涉及流体力学、结构力学、热力学，而且尺度极小，通常间隙量仅为数十到数百微米，经典三维CFD或者有限元计算难度很大。
基于ANSYS WB平台开发的滑动轴承计算工具Tribo-X inside ANSYS是基于热弹油膜动力学的滑动轴承求解器，它采用合理简化算法，实现从3D计算到2D计算的转换，基于简单模型快速完成滑动轴承计算。
Tribo-X inside ANSYS将Tribo-X求解器集成到ANSYS Workbench环境中，基于ANSYS环境建模、设置滑动轴承计算参数并驱动Tribo-X求解器实现滑动轴承快速计算，解决了传统CAE 方法难以计算滑动轴承的困难，可以获取轴承重要参数，研究轴承受力状态，预测旋转轴承系统的稳定性，对轴承参数进行设计优化，并可以将轴承计算与ANSYS Mechanical结构计算联合，精确考虑轴承特性对系统力学特性（如转子动力学）的影响。
二、Tribo-X inside ANSYS概述
1、适用的轴承
目前版本功能支持的滑动轴承类型如图所示：
图-适用于TriboX-inside ANSYS进行分析的轴承（红线框内）2、合理假定
油膜间隙远小于轴承尺寸
厚度方向压力不变
3、理论公式
TriboX-inside ANSYS基于TEHD（热弹油膜动力学）的油膜轴承求解器，
图-润滑方程
图-三维NS方程(CFD)与二维雷诺方程（Tribo-X）计算结果对比
●RDE与CFD计算结果存在微小偏差
●RDE计算时间明显低于CFD的计算时间
4、应用方向
Tribo-X求解器集成在ANSYS Workbench环境中，二者优势互补。
其中ANSYS Workbench提供强大的前处理建模、后处理结果查看能力，Tribo-X inside ansys提供全面、快速、精确的滑动轴承计算能力，同时Tribo-X inside ansys可以与ANSYS优化模块集成进行滑动轴承参数优化，与ANSYS结构动力学模块结合，无缝传递轴承参数进行转子动力学分析。
图Tribo-X inside ANSYS与ANSYS联合分析
（1）轴承平衡状态计算
（2）轴承刚度与阻尼计算
转子系统动力学行为与轴承动力特性高度相关，滑动轴承动力特性的轴承系数为油膜刚度和油膜阻尼，而油膜刚度与阻尼取决于轴承平衡位置及转速，Tribo-X可以计算转速相关的轴承刚度与阻尼系数。
轴承系数可以自动无缝传递到ANSYS转子动力学计算系统，进而进行考虑轴承系数的转子动力学分析。
图-基于轴承参数进行模态分析
（3）气穴的模拟
油膜间隙中会产生气穴，滑动轴承的油膜气穴主要来源于空气穴。
Tribo-X采用质量守恒算法，在二维雷诺方程中引入充油率，后处理可以提供充油率结果，用于识别气穴区域。
（4）低粘度润滑液在高转速情况下的湍流效应模拟
对于低粘度润滑液（如水）在高转速情况下，有必要考虑湍流效应。
考虑湍流通常会提升油膜摩擦力，从而获得更好的轴承承载能力。
（5）考虑轴承形状或者位置偏差的滑动轴承计算
制造或者工作条件都可能产生轴承形状或位置偏差，进而影响油膜厚度和压力分布。
可以基于CAD模型直接定义倾斜轴，也可以基于工作条件定义倾斜轴。
（6）考虑轴承座弹性的滑动轴承分析
经典油膜动力学计算理论将轴承视为刚性体，使得轴承计算承载能力比实际承载能力偏低，对于高负载滑动轴承尤为明显。
Tribo-X可以基于轴承有限元模型提取轴承柔度矩阵，在考虑线弹性材料行为的基础上，计算弹性变形对油膜压力及油膜间隙等计算结果的影响。
（7）考虑混合摩擦状态的滑动轴承分析
混合摩擦状态是指固体表面摩擦与液体摩擦并存，Tribo-X可以通过定义轴与轴承表面粗糙度同时考虑表面材料的塑性屈服应力进行混合摩擦分析。
（8）滑动轴承瞬态分析
计算随时间变化载荷作用下的轴承响应，比如循环载荷作用下的瞬态轴承分析及非循环载荷作用下的瞬态轴承分析。
（9）滑动轴承热分析
定义轴承材料的热属性及温度相关的润滑油材料属性，考虑轴承与油膜的热传导，计算油膜间隙温度分布。
图-油膜间隙温度分布
（10）设计优化
全参数化工作流程，CAD三维软件参数化建模并用于优化（optiSLang，DX）
参数研究：确定最重要的工作参数
图-参数化分析与优化
三、Tribo-X inside ANSYS详细功能说明
1、操作系统及版本
●操作系统：Microsoft Windows 10（64 Bit）
●对应的ANSYS 版本：Tribo-X inside ANSYS嵌入在ANSYS WB平台使用，直接利用ANSYS
WB平台进行前后处理，目前支持ANSYS 2020R1版本。
2、功能模块
Tribo-X inside ANSYS为滑动轴承力学特性分析以及设计优化提供了便捷而高效的工具，包括三个功能模块，区分基本功能模块和附加功能模块：
3、计算流程
（1）前处理
①材料及几何模型
材料、轴承和轴的几何模型以及网格划分定义等操作基于ANSYS Workbench环境完成，等同于ANSYS Mechanical分析系统的基本操作。
其中轴承与轴之间的间隙自动识别为润滑区域，完成基于轴承几何的油膜建模，可定义轴的初始位置。
②有限元网格处理
在求解过程中，TrboX-inside ANSYS映射ANSYS的网格生成适用于雷诺方程求解的网格，采用自己的网格，因此存在ANSYS轴承与轴的网格质量影响滑动轴承求解器的精度，对于网格质量建议如下：
轴与轴承表面的网格质量应保证足以捕获几何形状
建议采用带中节点的单元可以更好的描述几何形状
润滑供油区域的单元尺寸应足够小，在几何选择的尺寸方向至少包含三个单元
（2）求解
对于滑动轴承求解，需要设定不同的边界条件:
（3）后处理
可以输出云图及表格的结果数据。
（1）云图结果
可以展示流体动力压力、润滑间隙高度（或间隙填充比），剪应力以及温度等。
（2）气穴区域
在不同的润滑间隙中会发生气穴现象，为了正确地模拟热平衡或轴承的负载能力，在Tribo-X 中用适当的算法表示了气穴效应。
（3）图表结果
可以显示不同类型的表结果数据:
●最大压力
●最小间隙高度
●水平及垂直偏心
●最小间隙高度处的偏心及角度
●平衡位置的反力
●摩擦力矩和能量（power?）
●承载能力比
●润滑剂流量
●刚度和阻尼系数
●平均间隙填充系数
●其他
四、Tribo-X inside ANSYS的客户价值
解决了传统CAE方法难以计算油膜轴承的困难；
将滑动轴承快速求解器Tribo-X与ANSYS进行集成，可基于ANSYS模型进行油膜轴承计算；研究轴承受力状态，获取轴承重要参数；
快速精确的轴承油膜动力学分析
轴承弹性变形分析
轴承表面粗糙度混合摩擦分析
轴承刚度/阻尼系数计算，与转子动力学分析集成
统一的集成环境：ANSYS Workbench
CAD集成，实现参数化设计
optiSLang集成，实现参数敏感性与优化分析
以上是作者王庆艳老师基于Tribo-X inside ANSYS结合软件的需求、理论、功能及应用方向进行介绍，后续文章将结合具体应用方向的示例进行介绍。
欢迎感兴趣的朋友持续关注。
