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ANSYS大作业_轴承座有限元分析

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轴承座轴瓦 轴四个安装孔径向约束 (对称) 轴承座底部约束 (UY=0)沉孔上的推力 (3000 psi.) 向下作用力 (15000 psi.) 基于ANSYS 的轴承座有限元分析一、 问题描述在我们机械设计课程中曾经学习过轴系，主要是学习了轴的设计、受力分析以及轴承的设计等等。

但没有对轴承座的承受能力进行分析，所以我在这里主要是对一种简单的轴承座进行了有限元分析。

在查阅了相关资料之后，可将分析的轴承座示意如下图。

在实际当中，考虑到工艺的要求，图中相应的边缘处须设置有圆角、倒边等等。

但在有限元模型中忽略了这些要素。

二、 力学模型的分析与建立如下图所示在查阅了相关资料后可将上面描述的问题简化成上述模型，其中的载荷参考了网上的相关资料，在沉孔面上垂直于沉孔面上作用有3000psi.的推力载荷，在轴承孔的下半部分施加15000psi.的径向压力载荷，这个载荷是由于受重载的轴承受到支撑作用而产生的。

由于轴承座一般固定于机身上，所以可以在其底部施加法向位移约束，并且四个安装孔要受到螺栓的约束，所以可以在四个螺栓孔中施加径向对称约束（在ansys中体现为Symmetry B.C.）三、力学模型的有限元分析1.建立模型1）创建基座模型生成长方体Main Menu：Preprocessor->Modeling->Create->Volumes->Block->By Dimensions输入x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3平移并旋转工作平面Utility Menu>WorkPlane->Offset WP by IncrementsX,Y,Z Offsets 输入2.25,1.25,.75 点击ApplyXY，YZ，ZX Angles输入0，－90点击OK。

创建圆柱体Main Menu：Preprocessor->Modeling->Create->Volumes->Cylinder> Solid CylinderRadius输入0.75/2, Depth输入－1.5,点击OK。

拷贝生成另一个圆柱体Main Menu：Preprocessor>Copy>Volumes拾取圆柱体,点击Apply, DZ输入然后点击OK从长方体中减去两个圆柱体Main Menu：Preprocessor->Modeling->Operate->Booleans->Subtract-> Volumes首先拾取被减的长方体，点击Apply,然后拾取减去的两个圆柱体，点击OK。

使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致Utility Menu>WorkPlane>Align WP with> Global Cartesian2)创建支撑部分Utility Menu:WorkPlane -> Display Working PlaneMain Menu:Preprocessor -> Modeling->Create -> Volumes-Block -> By 2 corners & Z在创建实体块的参数表中输入下列数值:WP X = 0WP Y = 1Width = 1.5Height = 1.75Depth = 0.75OK3)偏移工作平面到轴瓦支架的前表面Utility Menu: WorkPlane -> Offset WP to -> Keypoints + 在刚刚创建的实体块的左上角拾取关键点+OK4)创建轴瓦支架的上部Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> Volumes-Cylinder -> Partial Cylinder +在创建圆柱的参数表中输入下列参数:WP X = 0WP Y = 0Rad-1 = 0Theta-1 = 0Rad-2 = 1.5Theta-2 = 90Depth = -0.75OK5)在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作生成轴孔做准备Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> Volume-Cylinder -> Solid Cylinder +输入下列参数:WP X = 0WP Y = 0Radius = 1Depth = -0.1875拾取 Apply输入下列参数:WP X = 0WP Y = 0Radius = 0.85Depth = -2OK6)从轴瓦支架“减”去圆柱体形成轴孔Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate -> Subtract -> Volumes +拾取构成轴瓦支架的两个体，作为布尔“减”操作的母体。

单击Apply拾取大圆柱作为“减”去的对象。

单击Apply拾取步1中的两个体，单击Apply拾取小圆柱体，单击OK合并重合的关键点：Main Menu > Preprocessor > Numbering Ctrls > Merge Items将Label 设置为“Keypoints”, 单击 OK7)创建一个关键点在底座的上部前面边缘线的中点建立一个关键点:Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints > KP between KPs +拾取如图的两个关键点,单击OKRATI = 0.5,单击OK8)创建一个三角面并形成三棱柱Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Create > -Areas- Arbitrary > Through KPs +拾取轴承孔座与整个基座的交点。

拾取轴承孔上下两个体的交点拾取基座上上步建立的关键点，单击OK完成了三角形侧面的建模。

沿面的法向拖拉三角面形成一个三棱柱。

–Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Operate > Extrude > -Areas- Along Normal +拾取三角面, 单击OK输入DIST = -0.15，厚度的方向是向轴承孔中心, 单击 OK9)关闭 working plane displayUtility Menu: WorkPlane -> Display Working Plane (toggle off)10)沿坐标平面镜射生成整个模型Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Reflect -> Volumes +拾取All拾取 Y-Z plane，单击OK11）粘接所有体Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate -> Booleans-Glue -> Volumes +拾取 All2．添加单元类型由于所分析的轴承座属于空间问题，所以选择空间10节点四面体单元定义单元类型1为10-节点四面体实体结构单元 (SOLID187)Main Menu: Preprocessor -> Element Type -> Add/Edit/Delete ...+Add +选择 Structural-Solid, 并下拉菜单选择“Tet 10Node187”单击OK+Close3．定义材料特性Menu:Preprocessor->MaterialProps->MaterialModels->Strutral-Linear->Elastic->Isotropic...在EX下输入：2.1e9 单击OK。

4. 网格划分由于采用的是10节点四面体网格，且网格数量较多，所以在此使用自有网格划分（free+Smart Sizing）。

用网格划分器MeshTool将几何模型划分单元Main Menu: Preprocessor -> MeshTool...设置划分单元为SOLID187将智能网格划分器（ Smart Sizing ）设定为“on”将滑动码设置为“3” (可获得较密的网格)设置MeshTool的各项为: Volumes, Tet, FreeMESHPick All关闭 MeshTool网格划分结果如下图：共生成 22252个单元5. 添加约束加完约束之后的模型如下图所示安装孔添加径向对称约束Main Menu: Solution -> Define Loads-Apply -> Structural-Displacement ->Symmetry B.C.-On Areas +绘出 Areas (Utility Menu: Plot-> Areas)+拾取四个安装孔的柱面+单击OK。

整个基座的底部施加位移约束(UY=0)Main Menu: Solution -> Define Loads-Apply -> Structural-Displacement -> on Lines +拾取基座底面的所有外边界线+单击OK+选择 UY 作为约束自由度，VALUE设置为0+单击OK在轴承孔圆周上施加推力载荷Main Menu: Solution ->Define Loads-Apply -> Structural-Pressure -> On Areas +拾取轴承孔上宽度为 .15”的所有面 +OK+输入面上的压力值“3000 ”，单击ApplyUtility Menu: PlotCtrls -> Symbols …用箭头显示压力值(“Show pres and convect as arrows”)，单击OK在轴承孔的下半部分施加径向压力载荷Main Menu: Solution ->Define Loads>Apply -> Structural-Pressure -> On Areas +拾取宽度为.1875”的下面两个圆柱面+OK+输入压力值15000+OK6. 结果求解Main Menu: Solution -> Solve-Current LS7. 结果查看与分析分析结果的查看使用通用后处理器General Postproc，因为本次分析值涉及到静力分析。

1）位移分析Main Menu->General Postproc->Plot Results->Contour Plot->NodalSolution->DOF Solution->Displacement vector sum下图显示了位移向量和云图。

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Ansys有限元分析在轴承选用中的应用

Ansys有限元分析在轴承选用中的应用

Ansys有限元分析在轴承选用中的应用作者：鲍春光来源：《中国机械》2013年第02期摘要：本文通过ansys有限元分析辅助选用制动装置中的轴承，取得了良好的效果，通过试验验证证明了有限元分析的准确性，同时也从中了解到结构差异对轴承疲劳性能会产生很大影响，为今后设计中轴承的选用积累了经验。

关键词：轴承有限元分析一、概述如图1所示为停放制动单元的传动机构，制动过程中沿斜楔动力块圆柱面轴向施加作用力，经过偏心传力轴和杠杆驱动轴传递至制动单元的杠杆钳臂上实施制动。

支撑轴承起到支撑和导向斜楔动力块的作用。

由于具有相近配合尺寸但是型号规格不同的轴承较多，且使用效果差距较大，为了在前期设计时能准确的选用合适的轴承型号，通过有限元进行轴承承载情况的对比分析辅助选配可达到很好的预期效果。

二、支撑轴承筛选实例通过UG建模和运动分析计算，得出要让停放制动单元达到设计最大制动力，需对斜楔动力块施加3700N作用力，此时支撑轴承上承受9070N反作用力。

[1]根据设计的空间尺寸要求，支撑轴承尺寸要求外径35mm，内径19-20mm，厚度11-12mm。

该轴承主要起定点支撑作用，对于轴承的转动要求很低，为了方便斜楔动力块轴向运动，初步意向选用滚动轴承。

根据初步要求，查询资料选出2款基本符合资料的轴承RNU202和RSTO15。

上述两款轴承的基本资料如表1所示。

本文通过ansys对上述两款轴承进行受力分析，根据分析结果来决定选用哪款轴承。

根据轴承参数和承载情况，简化分析模型，轴承画出滚柱和外圈，省掉保持架，轴承外画出小方块代替斜楔动力块，如图2所示。

三、RNU202轴承有限元分析（1）建模根据轴承和压块材料结构特性，选择solid45单元，统一使用同种材料，定义弹性模量EX=2.07e5MPa，泊松比PRXY=0.3，摩擦系数MU=0.2。

建立好网格模型，同时建立滚柱与外圈，外圈与压块之间的接触，如图3所示。

为了避免计算时发生刚体位移，外圈与压块的接触，设置ICONT=0.1。

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

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。

有限元分析轴承座

有限元分析轴承座

ANSYS及其应用考核大作业学号：109054339 姓名：高银川按图1尺寸建立轴承座的实体模型，孔到两边线距离均为15mm（因结构和载荷的对称性，只建立了一半模型）尽量采用六面体网格划分轴承座的单元，轴承座在下半孔面上作用正弦径向压力载荷P1，，式中（为径向合力，为轴承孔半径，为轴承孔厚度），轴向均布压力载荷P2，。

径向合力取值：（学号最后2位数字）100N，小于1000N时加上1000N。

要求：（1）为何采用Ansys计算；（2）建模过程。

简单叙述；（3）网格划分。

简单叙述，列出分割后的实体图和网格图，并说明单元和节点数；（4）加载过程。

详细叙述加载部位和加载过程；（5）计算结果。

列出米塞斯等效应力、第一主应力和变形图，并进行强度分析；（6）学习体会；一.采用Ansys计算的原因随着现代工业的不断发展，人们对产品质量的要求逐步提高，传统的产品设计技术目前已远远不能满足产品的功能和市场的要求。

而现代设计技术是以电子计算机为手段，以网络为基础，建立在现在管理之上，运用工程设计的新理论、新方法，实现计算机结果最优化，设计过程高效化的设计技术，它是传统设计技术的延伸和发展，它使传统设计技术发生了质的飞跃。

有限元法已成为非常普及的数字化分析方法，国际上已发布了众多的有限元分析软件，因此，甚至可以说只要你能够进行工程设计和画图，就可以进行有限元分析。

因此采用Ansys计算，很方便，很实用。

二. 建模过程。

1. 创建基座模型（1）生成长方体（2）平移并旋转工作平面（3）创建圆柱体2. 创建支撑部分3. 偏移工作平面到轴瓦支架的前表面4．创建轴瓦支架的上部5. 在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作生成轴孔做准备6．从轴瓦支架“减”去圆柱体形成轴孔.7. 创建一个关键点8.创建一个三角面并形成三棱柱9.关闭 working plane display.10．沿坐标平面镜射生成整个模型.11.粘接所有体.三. 网格划分网格划分是有限元分析的关键环节，有时候好的网格划分不仅可以节约计算时间，而且往往是求解成功的钥匙。

ANSYS-轴承座 (3-D实体结构) 有限元分析

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。