滚动轴承ANSYS分析陈强

目录第1 章开始使用ANSYS 11.1 完成典型的ANSYS 分析 1 1.2 建立模型 1第2 章加载232.1 载荷概述23 2.2 什么是载荷23 2.3 载荷步、子步和平衡迭代24 2.4 跟踪中时间的作用25 2.5 阶跃载荷与坡道载荷26 2.6 如何加载27 2.7 如何指定载荷步选项68 2.8 创建多载荷步文件77 2.9 定义接头固定处预拉伸78第3 章求解853.1 什么是求解84 3.2 选择求解器84 3.3 使用波前求解器85 3.4 使用稀疏阵直接解法求解器86 3.5 使用雅可比共轭梯度法求解器（JCG）86 3.6 使用不完全乔列斯基共轭梯度法求解器（ICCG）86 3.7 使用预条件共轭梯度法求解器（PCG）86 3.8 使用代数多栅求解器（AMG）87 3.9 使用分布式求解器(DDS)88 3.10 自动迭代（快速）求解器选项88 3.11 在某些类型结构分析使用特殊求解控制89 3.12 使用PGR 文件存储后处理数据92 3.13 获得解答96 3.14 求解多载荷步97 3.15 中断正在运行的作业100 3.16 重新启动一个分析100 3.17 实施部分求解步111 3.18 估计运行时间和文件大小1133.19 奇异解114第4 章后处理概述1164.1 什么是后处理116 4.2 结果文件117 4.3 后处理可用的数据类型117第5 章通用后处理器(POST1) 1185.1 概述118 5.2 将数据结果读入数据库118 5.3 在POST1 中观察结果127 5.4 在POST1 中使用PGR 文件152 5.5 POST1 的其他后处理内容160第6 章时间历程后处理器（POST26）1746.1 时间历程变量观察器174 6.2 进入时间历程处理器176 6.3 定义变量177 6.4 处理变量并进行计算179 6.5 数据的输入181 6.6 数据的输出183 6.7 变量的评价184 6.8 POST26 后处理器的其它功能187第7 章选择和组件190 7.1 什么是选择190 7.2 选择实体190 7.3 为有意义的后处理选择194 7.4 将几何项目组集成部件与组件195第8 章图形使用入门1988.1 概述198 8.2 交互式图形与“外部”图形198 8.3 标识图形设备名(UNIX 系统)198 8.4 指定图形显示设备的类型(WINDOWS 系统)2018.5 与系统相关的图形信息202 8.6 产生图形显示205 8.7 多重绘图技术207第9 章通用图形规范2109.1 概述210 9.2 用GUI 控制显示210 9.3 多个ANSYS 窗口，叠加显示210 9.4 改变观察角、缩放及平移211 9.5 控制各种文本和符号214 9.6 图形规范杂项217 9.7 3D 输入设备支持218第10 章增强型图形21910.1 图形显示的两种方法219 10.2P OWER G RAPHICS 的特性219 10.3何时用P OWER G RAPHICS219 10.4激活和关闭P OWER G RAPHICS220 10.5怎样使用P OWER G RAPHICS220 10.6希望从P OWER G RAPHICS 绘图中做什么220第11 章创建几何显示22311.1 用GUI 显示几何体223 11.2 创建实体模型实体的显示223 11.3 改变几何显示的说明224第12 章创建几何模型结果显示23312.1 利用GUI 来显示几何模型结果233 12.2 创建结果的几何显示233 12.3 改变POST1 结果显示规范235 12.4 Q-S LICE 技术238 12.5 等值面技术238 12.6 控制粒子流或带电粒子的轨迹显示239第13 章生成图形24013.1 使用GUI 生成及控制图240 13.2 图形显示动作240 13.3 改变图形显示指定241第14章注释24514.1 注释概述245 14.2 二维注释245 14.3 为ANSYS 模型生成注释246 14.4 三维注释246 14.5 三维查询注释247第15 章动画24815.1 动画概述248 15.2 在ANSYS 中生成动画显示248 15.3 使用基本的动画命令248 15.4 使用单步动画宏249 15.5 离线捕捉动画显示图形序列249 15.6 独立的动画程序250 15.7 WINDOWS 环境中的动画251第16 章外部图形25316.1 外部图形概述253 16.2 生成中性图形文件254 16.3 DISPLAY 程序观察及转换中性图形文件255 16.4 获得硬拷贝图形258第17 章报告生成器25917.1 启动报告生成器259 17.2 抓取图象260 17.3 捕捉动画260 17.4 获得数据表格261 17.5 获取列表264 17.6 生成报告26417.7 报告生成器的默认设置267 第18 章 CMAP 程序26918.1 CMAP 概述269 18.2 作为独立程序启动CMAP269 18.3 在ANSYS 内部使用CMAP271 18.4 用户化彩色图271第19 章文件和文件管理27419.1 文件管理概述274 19.2 更改缺省文件名274 19.3 将输出送到屏幕、文件或屏幕及文件275 19.4 文本文件及二进制文件275 19.5 将自己的文件读入ANSYS 程序278 19.6 在ANSYS 程序中写自己的ANSYS 文件279 19.7 分配不同的文件名280 19.8 观察二进制文件内容（AXU2）280 19.9 在结果文件上的操作（AUX3）280 19.10 其它文件管理命令280第20 章内存管理与配置28220.1 内存管理282 20.2 基本概念282 20.3 怎样及何时进行内存管理283 20.4 配置文件286第1 章开始使用ANSYS1.1 完成典型的ANSYS 分析ANSYS 软件具有多种有限元分析的能力，包括从简单线性静态分析到复杂的非线性瞬态动力学分析。

第40卷第6期2019年12月Vol.40No.6Dec.2019大连大学学报JOURNAL OF DALIAN UNIVERSITY基于ROMAX的深沟球轴承的静态仿真接触分析孙震震，李玉光：王淑芬，杨铎，李富强（大连大学机械工程学院，辽宁大连116622）摘要：在经典的深沟球轴承接触分析中，大都把钢珠、套圈、轴、轴承座视为是刚性曲，其变形是局部的；或者利用有限元分析软件进行有限元分析时把钢珠、套圈有限元化，忽略轴、轴承座对轴承的影响。

这两种情况都降低了深沟球轴承接触分析的准确性。

针对这种问题，将仿真软件ROMAX运用到深沟球轴承的静态接触分析中。

以KOYO6910深沟球轴承为例，采用ROMAX软件建模，并对所建的模型进行刚性分析和柔性分析，结果表明：ROMAX软件所建模型的刚性接触分析结果与经典理论计算结果具有一致性；柔性分析结果显示钢珠所受载荷更加均匀，套圈变形的起伏更小。

同时在该柔性模型的基础上分析了工作间隙对深沟球轴承接触载荷、接触变形的影响，为后续的轴承功耗损失研究提供参考。

关键词：深沟球轴承；ROMAX；柔性分析中图分类号：TH133.33文献标识码：A文章编号：1008-2395（2019）06-0021-06收稿日期：2019-10-31基金项目：国家自然科学基金（51405053）；航空动力装备振动及控制教育部重点、实验室开放课题基金（VCAME201805）…作者简介：孙震震（1990-）,男，硕士研究生，研究方向：机械设计及理论。

通讯作者：李玉光（1963-）,男，教授，研究方向：机械设计及理论。

0引言滚动轴承因为结构简单、摩擦因数小、制造成本低等优点而被大量应用于机械传动系统方面，其中，具代表性的是深沟球轴承深沟球轴承主要承受径向载荷，但一般的深沟球轴承都具有一定的内部间隙，施加轴向载荷时，深沟球轴承具有一定的角接触轴承的性能。

深沟球轴承不管承受径向载荷还是轴向载荷，都会有部分或全部的滚动体与内外圈轨道之间会产生不同的载荷及分布、接触应力、接触变形。

基于多参数耦合的滚动轴承油膜刚度分析雷春丽;李復宏;郭俊锋;杨晓燕【摘要】In view of the dynamic change of the oil film stiffness during the normal operation of rolling bearings is difficult to be accurately reflected by the traditional empirical formula,a rolling bearing oil film stiffness model based on multiparameter coupling was established,taking into account the non-Newton fluid elasto-hydrodynamic lubrication,rough surface morphology,thermal effect,time-dependent effect and other factors.The changing rules of the oil film pressure,filmthickness,temperature,and oil film stiffness in a complete cycle were obtained by numerical calculations.The results show that the oil film stiffness is nonlinear in a cycle,which increases with the increasing of load,viscosity,surface roughness,and decreases with the increasing of entrainment velocity.The oscillation frequency of oil film stiffness increases with the increasing of the wavelength of surface roughness,as well as the angle between the texture direction of rough surface and rolling direction of bearing.When the bearing running,the temperature rise of the oil film is the largest,the temperature rise of the inner ring is the second,and that of the rolling body is the minimum but should not be neglected.%针对传统经验公式难以准确反映滚动轴承正常工作时油膜刚度动态变化的问题,根据滚动轴承运行时油膜状态分布,基于非Newton流体弹流润滑理论,考虑表面粗糙形貌、热效应、时变效应等因素,建立滚动轴承油膜刚度计算模型.通过数值计算,得到一个完整工作周期内油膜压力、膜厚、温度和刚度变化规律.结果表明:油膜刚度在一个周期内呈非线性变化,并随载荷、黏度、表面粗糙度幅值的增大而增大,随卷吸速度的增大而有所减小;油膜刚度的振荡频率随表面粗糙度波长和粗糙表面纹理走向与轴承滚动方向夹角增大而增大;滚动轴承正常工作时,油膜的温升最大,内圈次之,滚动体最小且不可忽略.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)010【总页数】8页(P225-232)【关键词】滚动轴承;油膜刚度;表面粗糙度;热效应;时变效应【作者】雷春丽;李復宏;郭俊锋;杨晓燕【作者单位】兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室,兰州730050;兰州理工大学机电工程学院,兰州730050;兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室,兰州730050;兰州理工大学机电工程学院,兰州730050;兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室,兰州730050;兰州理工大学机电工程学院,兰州730050;兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室,兰州730050;兰州理工大学机电工程学院,兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TH133.33高速圆柱滚子轴承常应用于高精度旋转机械系统中，如高速数控机床电主轴、现代航空涡轮发动机主轴和机车车辆等。

2023年 第47卷 第10期Journal of Mechanical Transmission 基于改进SSA 的参数优化VMD 和ELM 的轴承故障诊断杨森1，2王恒迪1 崔永存1 李畅3 唐元超3（1 河南科技大学 机电工程学院， 河南 洛阳 471003）（2 机械工业第六设计研究院有限公司， 河南 郑州 450007）（3 山东朝阳轴承有限公司， 山东 德州 253200）摘要 针对滚动轴承早期故障信号微弱、故障特征难以提取导致故障分类效果差的问题，提出了一种基于改进麻雀搜索算法（Sparrow Search Algorithm ，SSA ）进行自适应参数优化的变分模态分解（Variational Mode Decomposition ，VMD ）和多层特征向量融合的极限学习机（Extreme Learning Ma⁃chine ，ELM ）的滚动轴承故障诊断方法。

首先，根据适应度函数值和迭代次数自适应改变SSA 的寻优步长；随后，将改进后的SSA 对VMD 算法的重要参数（分解个数K 和惩罚因子α）进行自动寻优，适用度函数采用最小包络谱熵；接着，提取经SSA-VMD 分解后的包络谱熵最小的内蕴模态函数（In⁃trinsic Mode Function ，IMF ）分量作为最优分量，并计算其特征值；最后，通过变异系数法筛选，构造均方根值和峰值为第一层二维特征值向量，构造样本熵、峭度和均方根为第二层三维特征值向量，分别送入极限学习机ELM 进行滚动轴承故障的训练分类。

试验结果表明，本文算法具有良好的故障诊断效果且最终可实现98.25%的分类准确率和93.36%的实际诊断精度。

关键词 滚动轴承 早期故障诊断 变分模态分解 改进麻雀算法 变异系数法 极限学习机Bearing Fault Diagnosis Based on Parameter Optimized VMD and ELM withImproved SSAYang Sen 1,2 Wang Hengdi 1 Cui Yongcun 1 Li Chang 3 Tang Yuanchao 3(1 School of Mechatronics Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China)(2 SIPPR Engineering Group Co., Ltd., Zhengzhou 450007, China)(3 Shandong Chaoyang Bearings Co., Ltd., Dezhou 253200, China)Abstract Aiming at the problem that the initial fault signal of rolling bearings is weak and the faultcharacteristic is difficult to extract, this study proposes a rolling bearing fault diagnosis method based on variational modal decomposition (VMD) for adaptive parameter optimization based on the improved sparrow search algorithm (SSA) and the extreme learning machine (ELM) with multi-layer feature vector fusion. Firstly, the optimization step size of SSA is adaptively changed according to the fittness function value and the number of iterations. Secondly, the improved SSA optimizes the important parameters (decomposition number K and penalty factor α) of the VMD algorithm, and the fittness function adopts the minimum envelope entropy. Thirdly,the intrinsic mode function (IMF) component with the smallest envelope spectral entropy after SSA-VMD decomposition is extracted as the optimal component, and its eigenvalue is calculated. Finally, through the screening of coefficients of the variation method, the root mean square value and peak value are constructed as the two-dimensional eigenvalue vector of the first layer, and the sample entropy, kurtosis and root mean square are constructed as the three-dimensional eigenvalue vector of the second layer, which are respectively sent to the limit learning machine ELM for the training and classification of rolling bearing faults.The experiment results show that the proposed algorithm has good fault diagnosis performance,ultimately achieving a classification accuracy of 98.25% and an actual diagnostic accuracy of 93.36%.Key words Rolling bearing Early fault diagnosis Variational mode decomposition Improved spar⁃row search algorithm Coefficient of variation method Extreme learning machine文章编号：1004-2539（2023）10-0162-07DOI ：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.10.023162第10期杨森，等：基于改进SSA的参数优化VMD和ELM的轴承故障诊断0 引言滚动轴承是现代旋转机械中的一个重要零部件，其状态会直接影响整个旋转机械设备的运转状态。

0引言滚动轴承在工业设备中的应用极为广泛，而降低轴承转子系统的运动过程中的阻尼系数是非线性动力学研究的重点内容。

由于滚动轴承的运动原理是依托元器件之间的滚动接触实现，因此在点线接触过程中做好油膜润滑至关重要，通过保障轴承与器具之间润滑状态的稳定，包括油膜状态与厚度、压力分布情况等，有效控制摩擦系数都是研究的重点对象。

在设备处于工作状态时，由于转子系统的不规则振动，轴承的润换状态会受到不同程度的影响，从而使阻尼系数发生变化，这也是动力学特性研究的主要方向。

1滚动体与轴承接触后刚度与阻尼系数的变化当滚动体与轴承内外圈进行接触时，钢球会在内径方向上形成接触区，并据此形成类似于图1的接触阻尼模型，我们可以将该情况下产生的刚度-阻尼系数视同为内外墙同时解除后的刚度-阻尼系数[1]。

图1接触-阻尼模型示意图计算在该情况下产生的角频率阻尼系数，要结合在同一工作周期内该轴承与滚动体摩擦的次数（激励频率）来进行研究，当摩擦次数较多时，刚度-阻尼系数已经不存在相关性，或可认为二者之间的数据联系不存在；在中等激励频率下，阻尼系数的特性会产生接触变在对钢丝进行热处理的生产操作中，对于倒立式收线机的“V”形盘的使用应设计为传动模式，并将其分为两组进行控制。

每一台收线设备的机架应被设计成两列，每列需要配备至少1台千瓦数为5.5的变频电机。

该型号的电机自带斜齿轮减速驱动功能，可实现集中传动。

此外，在斜齿轮蜗杆减速机空心轴的位置，可垂直安防“V”形盘。

对于传动方式的设计，应使用机械离合器对其轴上的每个传动头进行控制[2]。

而是对于离合器的设计，通过对其分与离的设计，可将其单头的操作设计成集中收线与独立收线两种。

3.3“V”形盘的设计对“V”形盘的设计，主要可以分为两种，一种是对其形状的设计，另一种是对其机架的设计。

①其形状的设计。

倒立式收线机的主轴设计是一体的，在人员进行设备检修的过程中，无需将“V”形盘进行拆卸，仅需将其平台之上的6颗螺栓进行拆除，后将主轴部分吊出即可。