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深溝球軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與別的類型相比易于達(dá)到較高的制造精度，所以便于成系列大批量生產(chǎn)，制造成本也較低，使用極為普遍，可廣泛用于變速箱、儀器儀表、電機(jī)、家用電器、內(nèi)燃機(jī)、交通車輛、農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械、工程機(jī)械等。滾動(dòng)軸承的主要失效形式是滾動(dòng)體的接觸疲勞剝落，軸承各個(gè)尺寸參數(shù)不可避免地存在原始制造誤差，各類誤差對(duì)軸承的工作性能抗膠合能力、彈性變形有重要影響，對(duì)深溝球軸承進(jìn)行接觸有限元分析可以得到軸承內(nèi)部的真實(shí)的接觸應(yīng)力和應(yīng)變情況，具有重大的意義。COSMOS Simulation是SRAC推出的一套強(qiáng)大的有限元分析軟件，它是完全整合在SolidWorks，2009版之前叫設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)的，提供壓力、頻率、約束、熱量和優(yōu)化分析。為設(shè)計(jì)工程師在SolidWorks的環(huán)境下，提供比較完整的分析手段。憑借先進(jìn)的快速有限元技術(shù)，工程師能非常迅速地實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模的復(fù)雜設(shè)計(jì)的分析和驗(yàn)證，并且獲得修正和優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的必要信息，縮短了設(shè)計(jì)所需的時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和降低了設(shè)計(jì)成本，是目前廣為流行的CAE軟件。該軟件支持裝配體和多實(shí)體靜態(tài)算例、非線性算例、動(dòng)態(tài)算例、掉落測(cè)試算例和熱力算例的接觸條件。對(duì)于靜態(tài)算例和非線性算例，可以考慮接觸面之間摩擦的影響。深溝球軸承的內(nèi)圈與滾動(dòng)體，外圈與滾動(dòng)體之間存在接觸，利用COSMOS Simulation對(duì)深溝球軸承進(jìn)行接觸有限元分析可以模擬深溝球軸承的真實(shí)的工況條件，使分析更準(zhǔn)確。
對(duì)深溝球軸承進(jìn)行有限元分析，其力學(xué)模型的正確與否直接影響到分析結(jié)果，在SolidWorks中深溝球軸承已經(jīng)建成標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)了，但是其標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)生成的深溝球軸承是沒(méi)有保持架的，所以在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中建立模型之后，需要補(bǔ)建保持架，另外把不影響分析的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，如倒角、圓角等。這樣在劃分網(wǎng)格的時(shí)候可以減少劃分時(shí)間。由于該結(jié)構(gòu)屬于對(duì)稱結(jié)構(gòu)，故只需要取一半進(jìn)行分析。
根據(jù)深溝球軸承的實(shí)際工作情況，滾珠與軸承內(nèi)圈有接觸，所以建立各個(gè)滾珠與軸承內(nèi)圈的無(wú)穿透相觸面組，因?yàn)樵谝粋�(gè)特定的時(shí)間只有一半的球面與軸承內(nèi)圈相接觸，此時(shí)要注意把滾珠分為兩半，滾珠與軸承外圈有接觸，建立各個(gè)滾珠與軸承外圈的無(wú)穿透相接觸面2軸承外圈的外圓柱面施加固定約束，軸承內(nèi)圈的內(nèi)圓柱面軸向與圓周固定，徑向不固定。各個(gè)軸承沿各個(gè)參考平面方向固定，與面垂直的方向不固定。軸承內(nèi)圈，軸承外圈與保持架施加對(duì)稱約束。保持架在滾珠的各個(gè)點(diǎn)施加固定約束。
在軸承內(nèi)圈的內(nèi)圓柱面上施加軸承徑向約束，約束力的大小為軸承受最大載荷時(shí)的約束力，約束力為7500 N。
利用COSMOS Simulation所推薦網(wǎng)格大小進(jìn)行實(shí)體網(wǎng)絡(luò)劃分，并對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算。
仿真得到深溝球軸承的內(nèi)圈、外圈、滾珠之間的接觸力，接觸應(yīng)力，應(yīng)變的變化情況，同時(shí)也可以得到深溝球軸承的位移變化情況�？梢钥闯�，深溝球軸承的接觸力變化情況，深溝球軸承的接觸力主要集中在下半圈，最底下的滾珠受接觸力最大。內(nèi)外圈接觸力也是與最底下的滾珠接觸部位受力最大，這與實(shí)際情況相符�？梢钥闯鲚S承內(nèi)圈的應(yīng)力最大，最大應(yīng)力為649.4 MPa內(nèi)圈與最下面的滾珠和外圈的最底部受應(yīng)力大，是容易出現(xiàn)破壞的地方。可以綜合考慮軸承原始制造誤差、載荷等條件對(duì)軸承的影響，對(duì)軸承進(jìn)行多次有限元仿真接觸分析，可以得到這些條件對(duì)軸承各個(gè)部分接觸力及應(yīng)力、位移的變化的影響，這對(duì)軸承的強(qiáng)度分析和壽命設(shè)計(jì)可以提供理論依據(jù)具有現(xiàn)實(shí)的意義。
提出了一種對(duì)軸承進(jìn)行有限元分析的方法，得到了軸承各部分接觸力，接觸應(yīng)力的情況，該方法不受實(shí)驗(yàn)次數(shù)和條件限制，為軸承設(shè)計(jì)和破壞研究提供理論依據(jù)，這種方法可以分析軸承原始制造誤差以及載荷等不同工況對(duì)軸承接觸應(yīng)力、應(yīng)變位移變化的影響，這對(duì)軸承的強(qiáng)度分析和壽命設(shè)計(jì)可以提供理論依據(jù)，具有現(xiàn)實(shí)的意義。
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