基于ADAMS的高性能軸承動(dòng)態(tài)性能分析
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【摘要】：軸承是機(jī)械系統(tǒng)的重要支撐和傳動(dòng)部件。隨著工業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)軸承的性能要求越來(lái)越高，尤其高端裝備制造業(yè)的發(fā)展嚴(yán)重受到軸承性能的制約。因此開展高性能軸承研究具有重要意義。軸承的動(dòng)態(tài)性能分析一直是軸承理論研究的一個(gè)難題，隨著CAE仿真技術(shù)發(fā)展，基于CAE的軸承性能分析，已成為了世界軸承行業(yè)新的研究方向。本課題以我國(guó)現(xiàn)役高速鐵路軸承為研究對(duì)象，制定了貼近實(shí)際的軸承工況，利用三維建模軟件Pro/E、機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS和有限元分析軟件ANSYS，對(duì)軸承動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真分析研究，并結(jié)合理論計(jì)算，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析說(shuō)明。主要研究?jī)?nèi)容如下： 1、借助于Pro/E強(qiáng)大的三維建模功能，建立了軸承虛擬樣機(jī)模型，實(shí)現(xiàn)了零件尺寸的精確控制和軸承的精確裝配，通過(guò)干涉檢查，保證零件裝配的正確性，通過(guò)配合間隙分析，可以準(zhǔn)確把握和控制零件之間的配合間隙。 2、以彈性接和多體碰撞理論為基礎(chǔ)，分析IMPACT接觸力求解函數(shù)，建立出軸承剛體碰撞接觸模型，應(yīng)用ADAMS軟件進(jìn)行了動(dòng)態(tài)性能分析。通過(guò)靜平衡仿真分析研究，制定了基于STEP函數(shù)的變參數(shù)仿真方法，有效的避免了初始載荷的沖擊，同時(shí)驗(yàn)證了接觸模型的正確性。在此基礎(chǔ)上采用分段仿真方法進(jìn)行了高速重載工況下的動(dòng)態(tài)性能分析，研究了不同游隙以及聯(lián)合載荷作用的情況下，滾子與內(nèi)、外圈、保持架之間的相互作用，以及保持架運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。同時(shí)結(jié)合理論計(jì)算，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析說(shuō)明。 3、借助于ANSYS與ADAMS之間的數(shù)據(jù)接口，建立基于外圈柔性體的軸承剛?cè)狁詈夏Ｐ�，并通過(guò)靜平衡分析，驗(yàn)證了接觸的有效性和正確性。同時(shí)借助ANSYSWorkbench進(jìn)行了靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，，通過(guò)對(duì)比外圈中的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力，驗(yàn)證了柔性體的正確性。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了高速重載工況分析，研究柔性體零件對(duì)軸承整機(jī)性能的影響，結(jié)果表明采用柔性體能夠進(jìn)一步提高分析精度。 4、基于軸承的優(yōu)化分析，指出了基于多軟件的聯(lián)合仿真方法具有通用性的優(yōu)點(diǎn)，也存在操作冗繁的問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題，針對(duì)此問(wèn)題，提出了兩方面的考慮，并同時(shí)結(jié)合ADAMS自身優(yōu)化分析功能，對(duì)軸承總體優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)探討。
【關(guān)鍵詞】：高性能軸承 滾動(dòng)軸承 動(dòng)態(tài)性能 仿真分析 剛?cè)狁詈?/strong>
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH133.33
【目錄】：
- 致謝7-8
- 摘要8-9
- ABSTRACT9-11
- 目錄11-13
- 插圖清單13-15
- 表格清單15-16
- 第一章 緒論16-22
- 1.1 研究背景和意義16
- 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-19
- 1.2.1 軸承力學(xué)理論發(fā)展16-18
- 1.2.2 軸承仿真研究現(xiàn)狀18-19
- 1.3 課題來(lái)源和論文主要內(nèi)容19-22
- 1.3.1 課題來(lái)源19
- 1.3.2 論文主要內(nèi)容19-22
- 第二章 ADAMS 多體動(dòng)力學(xué)分析基本理論22-31
- 2.1 ADAMS 動(dòng)力學(xué)建模方法22-25
- 2.1.1 ADAMS 多剛體方程基礎(chǔ)22-23
- 2.1.2 ADAMS 多剛體運(yùn)動(dòng)方程23-25
- 2.2 ADAMS 方程求解25
- 2.3 ADAMS 采用的碰撞模型25-29
- 2.3.1 沖量動(dòng)量法26-27
- 2.3.2 接觸碰撞模型27
- 2.3.3 接觸碰撞模型參數(shù)的設(shè)定27-29
- 2.4 ADAMS 中摩擦力的計(jì)算29-30
- 2.5 本章小結(jié)30-31
- 第三章 軸承全剛體動(dòng)態(tài)性能仿真分析31-57
- 3.1 高速鐵路軸承的基本結(jié)構(gòu)31-32
- 3.2 軸承相關(guān)參數(shù)計(jì)算32-35
- 3.2.1 保持架理論轉(zhuǎn)速計(jì)算33
- 3.2.2 軸承接觸載荷計(jì)算33-35
- 3.3 基于 Pro/E 的軸承三維幾何建模35-39
- 3.3.1 Pro／E 軟件簡(jiǎn)介35-36
- 3.3.2 基于 Pro／E 的軸承模型建立36-39
- 3.4 基于 ADAMS 的軸承剛體動(dòng)力學(xué)仿真39-56
- 3.4.1 剛體動(dòng)力學(xué)模型建立39-44
- 3.4.2 驗(yàn)證性靜平衡分析44-47
- 3.4.3 高速重載工況的動(dòng)態(tài)仿真分析47-56
- 3.5 本章小結(jié)56-57
- 第四章 軸承剛?cè)狁詈戏治黾皟?yōu)化分析探討57-68
- 4.1 ADAMS 柔性體57-58
- 4.2 基于 ANSYS 的外圈柔性體建立58-61
- 4.3 剛?cè)狁詈蠋缀文Ｐ偷慕?/span>61-62
- 4.4 剛?cè)狁詈夏Ｐ偷姆抡娣治?/span>62-66
- 4.4.1 驗(yàn)證性靜平衡分析63-64
- 4.4.2 高速重載工況的動(dòng)態(tài)仿真分析64-66
- 4.5 軸承總體優(yōu)化分析探討66-67
- 4.5.1 多軟件聯(lián)合仿真分析66
- 4.5.2 軸承的參數(shù)化建模66
- 4.5.3 軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)66-67
- 4.6 本章小結(jié)67-68
- 第五章 總結(jié)與展望68-71
- 5.1 總結(jié)68-69
- 5.2 展望69-71
- 參考文獻(xiàn)71-74
- 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況74-75
【參考文獻(xiàn)】
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