基于ANSYS Workbench的滚珠轴承的静强度分析

薛姣，胡丰收

（河南机电职业学院，河南 郑州 451191）

基于ANSYS Workbench的滚珠轴承的静强度分析

薛姣，胡丰收

（河南机电职业学院，河南 郑州 451191）

滚珠轴承是滚动轴承的一种，将球形合金钢珠安装在内钢圈和外钢圈的中间，以滚动方式来降低动力传递过程中的摩擦力和提高机械动力的传递效率。滚珠轴承不能承受较大的重载荷，在轻工业机械中较常见。对于滚珠轴承的静强度分析尤为重要。

滚珠轴承；ANSYS Workbench；静强度分析

1 概述

现代工业通用机械都配备了相当数量的滚动轴承。一般说来，滚动轴承都是机器中最精密的部件。通常情况下，它们的公差都保持在机器的其余部件的公差的十分之一。但是，多年的实践经验表明，只有10%以下的轴承能够运行到设计寿命年限。而大约40%的轴承失效是由于润滑引起的故障，30%失效是由于不对中或“卡住”等装配失误，还有20%的失效是由过载使用或制造上缺陷等其它原因所致。

本文依据ANSYS Workbench软件，对某型号的滚珠轴承进行静强度分析。校核是否满足AISI52100的标准。

2 几何模型的建立和导入

某滚珠轴承供应商提供三维CAD数据模型导入ANSYS Workbench，如图1所示：

图1 导入滚珠轴承数据模型

3 有限元模型的建立

3.1 材料属性的赋予

按照供应商提供的BOM表，滚珠和环是以高铬钢做成，我们选用ANSYS Workbench材料库中的高铬钢，网格类型选择为实体，如图2所示：

图2 材料属性的赋予

3.2 柱坐标系的建立

因为滚珠轴承内环受到轴承力，我们需要建立一个柱坐标系来施加径向的轴承力，如图3所示：

图3 建立柱坐标系

3.3 contact建立

按照模型需求，建立滚珠与保持器、滚珠与内环，滚珠与外环的摩擦接触，设定好接触参数。如图4所示：

图4 接触的设置

3.4 固定铰及旋转铰的建立

选择外圆环表面与地面做固定铰约束，如图5所示：

图5 建立固定铰

选择内圆环表面建立旋转铰，如图6所示：

图6 建立固定铰

4 网格划分

采用ANSYS workbench自动网格划分技术，划分滚珠轴承，如图7所示：

图7 滚珠轴承的自动网格划分

5 荷载及分析设置

5.1 荷载

旋转铰的加载

图8 旋转铰的加载

轴承力的加载

图9 轴承力的加载

5.2 分析设置

图10 分析设置

6 分析结果

1 total deformation

图11 total deformation

2 Directional Deformation

图12 Directional Deformation

3 Equivalent Stress

图13 equivalent stress

4 Contact Status

图14 contact status

5 Contact Pressure

图15 contact pressure

7 结论

本文采用ANSYS Workbench软件，对某型号的滚珠轴承进行静强度分析。校核该产品满足AISI52100的标准。

[1] AISI52100.

Static strength analysis of ball bearings based on ANSYS Workbench

Xue Jiao, Hu Fengshou
( Henan electromechanical vocational college, Henan Zhengzhou 451191 )

The ball bearing is a kind of rolling bearing, install the spherical alloy steel ball, steel ring and the outer rims of the middle, to scroll way to reduce the friction in the process of power transfer to and improve the efficiency of mechanical power transmission. Ball bearings cannot withstand large heavy loads, which are more common in light industrial machinery. The static strength analysis of ball bearings is especially important.

ball bearings; ANSYS Workbench; Static strength analysis

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-220-03

U467.3 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)12-220-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.072

薛姣，就职于河南机电职业学院。