軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化

《軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化（47頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

任務(wù)書(shū)題 目 軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化題目來(lái)源 教 師 自 擬學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)專(zhuān)業(yè)班級(jí)指導(dǎo)教師 職稱(chēng)教 研 室畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 任 務(wù) 與 要 求軸 承座 是重 要的 軸承 連接元 件， 利用 ABAQUS 仿 真平臺(tái) ， 在 設(shè)計(jì) 基礎(chǔ) 上對(duì) 方 形軸承 座 UCF205 的 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 有 限 元 分 析 ， 并 進(jìn) 行 結(jié) 構(gòu) 優(yōu) 化 ， 驗(yàn) 證 模 型 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 的 合 理 性 及 安 全 性 。 具 體任 務(wù) 如 下 :1. 根 據(jù) 原 有 設(shè) 計(jì) 對(duì) 方 形 軸 承 座 進(jìn) 行 有 限 元 分 析 ， 得 出 分 析 結(jié) 構(gòu) 。2. 對(duì) 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 優(yōu) 化 ， 得 出 有 限 元 分 析 結(jié) 果 ， 比 較 優(yōu) 化 后 的 效 果 。3. 根 據(jù) 分 析 結(jié) 果 ， 得 出 較 佳 的 結(jié) 構(gòu) 。4. 撰 寫(xiě) 畢 業(yè) 論 文 一 份 。畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 進(jìn) 程起止時(shí)間 工作內(nèi)容2017.12.27-2018.2.102018.2.10-2018.3.152018.3.16-2018.3.222018.3.23-2018.3.282018.3.29-2018.4.62018.4.7-2018.4.132018.4.14-2018.5.242018.5.25確 定 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 選 題 ， 完 成 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告 。收 集 方 形 軸 承 座 UCF205 有 關(guān) 資 料 ， 初 步 學(xué) 習(xí) ABAQUS 仿 真 平 臺(tái)。 中 期 檢 查 ， 針 對(duì) 軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 分 析 并 初 步 實(shí) 現(xiàn) 優(yōu) 化 。 正式 開(kāi) 始 各 種 優(yōu) 化 工 作 ， 構(gòu) 造 好 優(yōu) 化 總 體 思 路 。利用 ABAQUS 仿 真 平 臺(tái) 進(jìn) 行 仿 真。 撰 寫(xiě) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 。指 導(dǎo) 教 師 審 閱 ， 評(píng) 閱 教 師 評(píng) 閱 ， 論 文 查 看 。 同 時(shí) 為 畢 業(yè) 論 文 答 辯 做準(zhǔn) 備 工 作 。答辯。指 導(dǎo) 教 師 （ 簽 字 ） 畢 業(yè) 論 文 工 作 組 組 長(zhǎng) （ 簽 字 ） 學(xué) 生 （ 簽 字 ） 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 起 止 時(shí) 間 ： 2017 年 12 月 27 日至 2018 年 5 月 25 日注 ： 本 表 由 指 導(dǎo) 教 師 填 寫(xiě) ， 于 每 學(xué) 年 第 1 學(xué)期 18 周 ， 經(jīng) 畢 業(yè) 論 文 工 作 組 審 批 ， 隨 畢 業(yè) 論 文 裝訂 由 學(xué) 院 存 檔 。開(kāi)題報(bào)告論文（設(shè)計(jì)）題目 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師一、研究本課題的目地和意義工具是 人類(lèi) 文明 進(jìn)步 的標(biāo) 志。 自 20 世紀(jì) 末期 以來(lái), 現(xiàn)代制 造技 術(shù)與 機(jī)械 制造 工藝自 動(dòng)化都有 了 長(zhǎng) 足 的 發(fā) 展 。 但 工 具 (含 夾 具 、 刀 具 、 量 具 與 輔 具 等 )在 不 斷 的 革 新 中 , 其 功 能 仍 然 十 分 顯著。 機(jī) 床 夾 具 對(duì) 零 件 加 工 的 質(zhì) 量 、 生 產(chǎn) 率 和 產(chǎn) 品 成 本 都 有 著 直 接 的 影 響 。 因 此 ， 無(wú) 論 在傳統(tǒng) 制 造 還 是 現(xiàn) 代 制 造 系 統(tǒng) 中 , 夾 具 都 是 重 要 的 工 藝 裝 備 。軸 承 座 是 各 種 機(jī) 械 設(shè) 備 中 常 見(jiàn) 的 部 件 ， 它 的 主 要 作 用 是 支 撐 軸 承 ,目 前 常 用 軸 承 座 已 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn) 化 , 通 常 在 機(jī) 械 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 時(shí) 只 要 選 取 即 可 , 但 在 許 多 場(chǎng) 合 , 因 為 結(jié) 構(gòu) 和 條 件 的 需 要 , 需要非標(biāo)軸承 座 , 對(duì)于軸 承座 生 產(chǎn)廠(chǎng)家, 則是 要盡 力降 低 生產(chǎn)成 本, 提 高產(chǎn) 品質(zhì) 量。 因此要 學(xué)習(xí) 和掌握計(jì)算機(jī) 技術(shù) 等多 方面 的新 知識(shí) 、 新 技術(shù) 、 而且 要對(duì) 機(jī) 械制造 和機(jī) 床夾 具等 必備 的基礎(chǔ) 理論 知識(shí)、運(yùn) 用 全 新 的 觀(guān) 點(diǎn) 重 新 優(yōu) 化 組 合 。本設(shè)計(jì) 中主 要針 對(duì)軸 承座 的結(jié)構(gòu) 進(jìn)行 分析 ， 使用 ANSYA 軟 件進(jìn) 行仿 真。 在設(shè) 計(jì)基礎(chǔ) 上對(duì)方 形 軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 有 限 元 分 析 ， 并 進(jìn) 行 結(jié) 構(gòu) 優(yōu) 化 ， 驗(yàn) 證 模 型 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 的 合 理 性 及 安 全 性。二、國(guó)內(nèi)外的軸承座發(fā)展現(xiàn)狀軸承是 標(biāo)準(zhǔn) 件， 是全 球互 換產(chǎn)品 ， 作 為軸 承的 親密 伙伴， 軸承 座在 整個(gè) 軸系 中扮 演 著重 要 的 角 色 。 它 一 般 位 于 軸 的 兩 端 ， 主 要 作 用 是 支 撐 、 固 定 軸 承 ， 使 軸 及 其 連 接 部 件 具 有一定位 置關(guān) 系 。 另 外， 軸承 座一般 帶有 密封 裝置 ， 從 而減少 軸承 的污 染 。 經(jīng) 過(guò) 多年的 發(fā)展 ，我國(guó)軸 承產(chǎn) 業(yè)已 經(jīng)形 成了 相當(dāng)規(guī) 模 ， 全 國(guó)軸 承行 業(yè) 2010 年 產(chǎn)值 約為 1300 億 元 人民幣 ， 位居全球 第三 位 。 盡 管我 國(guó)軸 承行業(yè) 的發(fā) 展規(guī) 模已 經(jīng)非 常龐大 ， 但絕 大部 分都 是集 中在低 端 ，而在高 端軸 承制 造領(lǐng) 域 ， 我 國(guó)與發(fā) 達(dá)國(guó) 家相 比仍 存在 相當(dāng)大 的差 距 。 中 國(guó)是 全球 軸承大 國(guó) ，但 還 不 是 軸 承 強(qiáng) 國(guó) 。 人 們 對(duì) 中 國(guó) 軸 承 企 業(yè) 的 印 象 是 ： 總 規(guī) 模 大 、 企 業(yè) 大 大 小 小 多 、 價(jià) 格 低廉 、 質(zhì) 量 一 般 、 行 業(yè) 的 生 產(chǎn) 集 中 度 低 、 高 端 產(chǎn) 品 相 配 套 的 軸 承 研 發(fā) 能 力 低 、 軸 承 行 業(yè) 制 造技 術(shù) 水 平 低 等 現(xiàn) 象 仍 然 存 在 。 全 世 界 已 生 產(chǎn) ansys 軸 承 品 種 5 萬(wàn) 種 以 上 ，規(guī) 格 多 達(dá) 15 萬(wàn) 種 以 上 。 1997 年 世 界 軸 承 總 產(chǎn) 量 超 過(guò) 100 億 套 ， 總 銷(xiāo) 售 額 約 300 億 美 元 ，其 中 北 美 、 日 本 、 西 歐 占 世 界 軸 承 產(chǎn) 量 的 78%， 美 國(guó) 、 日 本 、 德 國(guó) 已 形 成 世 界 三 大 軸 承 市場(chǎng) 。 一 些 世 界 著 名 的 軸 承 公 司 ， 如 瑞 典 的 SKF 公 司 、 德 國(guó) 的 FAG 公 司 、 日 本 的 NSK 公 司 、美 國(guó) 的 TORRINGTON 公 司 等 ， 在 世 界 500 家 大 公 司 中 均 榜 上 有 名 。 （ 據(jù) 美 國(guó) 《 幸 福 》 雜 志1994 年 報(bào) 道 ， 在 世 界 500 家 大 企 業(yè) 中 ， SKF 排 387 位 、 NSK 排 404 位 、 TORRINGTON 公 司 的母 公 司 英 格 索 爾 ·蘭 德 公 司 排 在 369 位 ） 。 高 精 度 、 高 轉(zhuǎn) 速 、 高 可 靠 性 、 長(zhǎng) 壽 命 、 免 維 護(hù)保養(yǎng)以 及標(biāo) 準(zhǔn)化 、 單元 化、 通用化 已成 為軸 承的 基本 技術(shù)標(biāo) 志。 特別 在軸承 基 礎(chǔ)技術(shù) 進(jìn)步 、通用產(chǎn) 品的 結(jié)構(gòu) 改進(jìn) 、 專(zhuān) 用軸承 單元 化和 陶瓷 軸承 的開(kāi)發(fā) 等方 面成 效最 為顯 著。 而軸 承 座與 軸 承 息 息 相 關(guān) ， 它 的 主 要 作 用 是 支 撐 軸 承 ,目 前 常 用 軸 承 座 已 經(jīng) 標(biāo) 準(zhǔn) 化 ， 隨 著 軸 承 的 發(fā)展 也 不 斷 的 在 進(jìn) 步 。三、研究?jī)?nèi)容本 課 題 研 究 的 主 要 內(nèi) 容 有 ：1. 確 定 軸 承 座 的 型 號(hào) ， 研 究 軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 以 及 在 機(jī) 械 設(shè) 備 中 的 作 用 。2. 在 creo2.0 中 對(duì) 軸 承 座 UCF205 進(jìn) 行 建 模 。3. 在 ANSYS 仿 真 軟 件 中 對(duì) 軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 有 限 元 分 析 。4. 在 軸 承 座 在 原 有 結(jié) 構(gòu) 上 進(jìn) 行 優(yōu) 化 ， 再 次 利 用 ANSYS 仿 真 軟 件 軸 承 座 新 的 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 有 限 元 分 析。5. 比 較 倆 次 分 析 的 結(jié) 果 ， 得 出 較 佳 的 結(jié) 構(gòu) 。6. 撰 寫(xiě) 畢 業(yè) 論 文 一 份 。四、研究方案及步驟經(jīng) 分 析 ， 本 課 題 的 設(shè) 計(jì) 可 分 為 以 下 階 段 ： 第 一 階 段 ： 1)查 閱 相 關(guān) 資 料 ， 記 錄 所 需 的 信 息 ，確 定 可 行 性 方 案 。2)理 清 研 究 思 路 ， 確 定 軸 承 座 型 號(hào) 以 及 其 在 機(jī) 械 設(shè) 備 中 的 作 用 。 第 二 階 段 ： 1)在 creo2.0 中 對(duì) 軸 承 座 UCF205 進(jìn) 行 建 模2)根 據(jù) 原 有 設(shè) 計(jì) 對(duì) 方 形 軸 承 座 進(jìn) 行 有 限 元 分 析 ， 得 出 分 析 結(jié) 構(gòu) 。3)確 定 對(duì) 軸 承 座 的 優(yōu) 化 方 案 。第 三 階 段 ： 1)使 用 ANSYS 軟 件 對(duì) 優(yōu) 化 后 的 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 有 限 元 分 析 。 2)最 后 根 據(jù) 分 析 結(jié) 果 ， 得 出 較 佳 的 結(jié) 構(gòu) 。五、論文提綱 第 1 章 緒論1.1 研 究 的 目 的 及 意 義1.2 國(guó) 內(nèi) 外 軸 承 行 業(yè) 發(fā) 展 現(xiàn) 狀1.3 軸 承 座 的 功 能 和 結(jié) 構(gòu) 、 以 及 在 機(jī) 械 設(shè) 備 中 的 作 用第 2 章 有限元單元法與 ANSYS 簡(jiǎn)介2.1 有 限 單 元 法2.2 國(guó) 內(nèi) 外 ANSYS 軟 件 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀2.3 ANSYS 仿 真 軟 件 的 使 用第3章 建立實(shí)體模型3.1 creo2.0 簡(jiǎn) 介 3.2 實(shí) 體 模 型 的 建 立 3.3 網(wǎng) 格 劃 分3.3.1 制 定 工 作 文 件 名 和 標(biāo) 題 名3.3.2 單 元 類(lèi) 型 選 擇3.3.3 制 定 材 料 屬 性3.3.4 進(jìn) 行 掃 掠 網(wǎng) 格 劃 分第 4 章 ANSYS 有限元分析4.1 ANSYS 有 限 元 分 析 典 型 步 驟4.2 有 限 元 模 型 的 建 立4.3 加 載 和 求 解4.3.1 定 義 分 析 類(lèi) 型 和 設(shè) 置 分 析 選 項(xiàng)4.3.2 施 加 載 荷4.3.3 設(shè) 置 載 荷 步 選 項(xiàng)4.3.4 求解4.4 軸 承 座 結(jié) 構(gòu) 優(yōu) 化4.5 對(duì) 優(yōu) 化 后 的 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 有 限 元 分 析第 5 章 結(jié)果分析與比較 第 6 章 結(jié)論與展望第 7 章 總結(jié)參 考 文 獻(xiàn) 致謝附件六、論文（設(shè)計(jì)）工作量的估計(jì)、工作條件 1、工作量估計(jì)1)查 閱 并 記 錄 所 需 資 料 。2)軸 承 座 的 型 號(hào) 及 基 本 參 數(shù) 的 確 定 ；3)學(xué) 習(xí) 使 用 ANSYS 軟 件 的 使 用 方 法 ；4)使 用 ANSYS 軟 件 對(duì) 軸 承 座 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 有 限 元 分 析 ；5)制 作 畢 業(yè) 答 辯 的 PPT。2、工作條件1)ANSYS 軟 件 。2)在 圖 書(shū) 館 查 閱 相 關(guān) 資 料 以 及 在 國(guó) 內(nèi) 外 知 名 網(wǎng) 站 上 查 閱 所 需 的 資 料 。參 考文 獻(xiàn)[1]李 澤 天 ,王 興 偉 ,李 小 飛 . 基于 ANSYS 的 軸 承 座 有 限 元 分 析 [J]. 兵 工 自 動(dòng) 化 . 2008(12) [2]楊康，韓濤 ．Ａ ＮＳ Ｙ Ｓ在模 態(tài)分 析中 的應(yīng) 用［ Ｊ］ ． 佳木 斯大 學(xué)學(xué) 報(bào)（ 自 然科學(xué) 版） [ 3]王 富 恥 , 張 朝輝 . ANSYS10.0 有 限 元 分 析 理 論 與 工 程 應(yīng) 用 [M]. 北 京 : 電 子 工 業(yè) 出 版 社 , 2006（ 9）[4]譚 長(zhǎng) 建 , 張 娟 . ANSYS 高 級(jí) 工 程 應(yīng) 用 實(shí) 例 分 析 與 二 次 開(kāi) 發(fā) [M]. 北京: 電 子 工 業(yè) 出 版 社 , 2006 [5]尚 曉 江 , 邱峰. ANSYS 結(jié) 構(gòu) 有 限 元 高 級(jí) 分 析 方 法 與 范 例 應(yīng) 用 [M]. 北京: 中 國(guó) 水 利 水 電 出 版 社, 2 005[6]王 勖 成 , 邵 敏 . 有 限 單 元 法 基 本 原 理 和 數(shù) 值 方 法 [M]. 北京: 清 華 大 學(xué) 出 版 社 , 1997 [7]武 傳江 . ANSYS 在 結(jié) 構(gòu) 分 析 中 的 應(yīng) 用 [J]淮 海 工 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) (人 文 社 會(huì) 科 學(xué) 版 )， 2002（ 3） [8]高 耀 東， 郭 喜 平 ， 郭 志 強(qiáng) .ANSYS 機(jī) 械 工 程 應(yīng) 用 25 例 [M].北 京 ： 電 子 工 業(yè) 出 版 社 ,2007.135 [9]程 社 聯(lián)， 楊 中 平 ， 馮 戰(zhàn) 勤 . 有 限 元 法 在 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 中 的 應(yīng) 用 [A]. 楊 凌 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 報(bào) ， 2009.8（3 ） ： 2[10]邢 靜 忠 . ANSYS 應(yīng) 用 實(shí) 例 與 分 析 [M]. 北京: 科 技 出 版 社 , 2006. 5-8 [11]杜 平安 . 結(jié) 構(gòu) 有 限 元 分 析 建 模 方 法 [M]. 北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 1998 [12]劉 玉 蘭 ,孫瀾 濤 .滾 動(dòng) 軸 承 載 荷 分 析 [J].山 東 建 材 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) .1999(02)[13]肖 健 利 .工 作 軋 輥 軸 承 座 和 滾 柱 軸 承 裝 置 的 有 限 元 分 析 [J].山 西 冶 金 .1994(01) [14]孫雪 顏 .基 于 ANSYS 二 次 開(kāi) 發(fā) 技 術(shù) 的 液 壓 支 架 立 柱 設(shè) 計(jì) 與 優(yōu) 化 [D].山 東 科 技 大 學(xué) .2008 [15]有限 元 及 其 在 現(xiàn) 代 機(jī) 械 工 程 中 的 運(yùn) 用 [J]. 孫 建 民 ,徐 冰 晶 . 科 技 與 企 業(yè) . 2015(12) [16]張 云 .深 基 坑 工 程 開(kāi) 挖 與 支 護(hù) 的 ANSYS 有 限 元 模 擬 [D].中 國(guó) 海 洋 大 學(xué) .2008[17]基 于 ANSYS 的 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 曲 軸 有 限 元 分 析 [J]. 張 健 ,許 福 忠 ,郭 小 蘭 ,付 洵 . 機(jī) 電 技 術(shù) . 2013(03) [18]ANSYS 工 程 計(jì) 算 應(yīng) 用 教 程 [M]. 中 國(guó) 鐵 道 出 版 社 , 李 皓 月 等 編 著 , 2003[19]有 限 元 法 [M]. 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 , 張 國(guó) 瑞 主 編 , 1991[20]基于 ANSYS 的 軸 承 座 的 模 態(tài) 分 析 [J]. 楊 軍 ,楊 世 文 ,王 京 濤 ,羅 鑫 源 . 機(jī) 械 工 程 與 自 動(dòng) 化 . 2011(04)[21] 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 主 軸 承 座 結(jié) 構(gòu) 強(qiáng) 度 分 析 研 究 [J]. 楊 萬(wàn) 里 , 許 敏 , 鄧 曉 龍 , 劉 國(guó) 慶 . 內(nèi) 燃 機(jī) 工 程 .2007(01)[22]用 ANSYS 求 解 軸 承 座 支 承 剛 度 [J]. 顧越. 上 海 電 機(jī) 廠(chǎng) 科 技 情 報(bào) . 2000(04)注 ： 1.此 表 由 學(xué) 生 填 寫(xiě) 后 ， 交 指 導(dǎo) 教 師 簽 署 意 見(jiàn) ， 經(jīng) 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 工 作 組 審 批 后 ， 才 能 開(kāi)題。2.此 表 隨 畢 業(yè) 論 文 裝 訂 并 由 學(xué) 院 存 檔 。指 導(dǎo) 教 師 意 見(jiàn) 及 建 議 （ 從 選 題 、 理 論 與 實(shí) 證 準(zhǔn) 備 、 研 究 （ 設(shè) 計(jì) ） 方 法 、 工 作 安 排 等 方 面 給 出 評(píng) 價(jià)，并 提 出 指導(dǎo) 意見(jiàn) ） ：選題符合專(zhuān)業(yè)要求,學(xué)生通過(guò)此論文能將理論和實(shí)際相結(jié)合,鍛煉實(shí)際動(dòng)手能 力 ,工 作 量 飽 滿(mǎn) ,現(xiàn) 同 意 開(kāi) 題 ,繼 續(xù) 進(jìn) 行 后 期 工 作 !指 導(dǎo) 教 師 簽 名 ：年 月 日畢 業(yè) 論 文 工 作 組 意 見(jiàn) 及 建 議準(zhǔn)予開(kāi)題畢 業(yè) 論 文 工 作 組 組 長(zhǎng) 簽 字 ：年 月 日中期檢查表論文（設(shè)計(jì)）題目 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化學(xué) 生姓名學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo)教 師計(jì)劃完成時(shí)間 20XX 年 3 月 22 日按 照 進(jìn) 度 安 排 應(yīng) 完 成 的 任 務(wù)明確設(shè)計(jì)內(nèi)容，確定軸承座的型號(hào)及參數(shù)，分析軸承座的受力情況，并對(duì)軸承座進(jìn)行三 維 建 模 ， 學(xué) 習(xí) 仿 真 軟 件 ANSYS。實(shí) 際 完 成 情 況確 定 軸 承 座 型 號(hào) 為 UCF205， 查 找 參 數(shù) ， 了 解 軸 承 座 在 臥 式 機(jī) 床 絲 杠 兩 端 具 體 受 力 情 況 。完 成 軸 承 座 的 三 維 建 模 。目 前 有 哪 些 問(wèn) 題 和 困 難 ， 擬 采 取 的 解 決 方 法ANSYS 仿 真 軟 件 在 電 腦 中 運(yùn) 行 不 流 暢 ， 無(wú) 法 實(shí) 現(xiàn) 分 析。 解 決 方 式 ： 重 新 學(xué) 習(xí) 新 的 仿 真 軟 件 ABAQUS。檢 查 中 發(fā) 現(xiàn) 的 問(wèn) 題 與 建 議截 至 目 前 該 生 實(shí) 體 建 模 已 經(jīng) 完 成 一 半 ， 基 本 能 按 進(jìn) 度 完 成 預(yù) 期 的 我 任 務(wù) ， 平 時(shí) 能 積 極 參加 論 文 指 導(dǎo) 工 作 ， 希 望 后 期 加 快 進(jìn) 度 ， 完 成 優(yōu) 化 分 析 過(guò) 程 。畢 業(yè) 論 文 工 作 組 組 長(zhǎng) 簽 名 ：年 月 日注 ： 1.最 后 一 欄 由 指 導(dǎo) 教 師 填 寫(xiě) 。 2.此 表隨 畢 業(yè) 論 文 裝 訂 并 由 學(xué) 院 存 檔 。指導(dǎo)教師（簽名） ： 年 月 日注 ： 此 表 隨 畢 業(yè) 論 文 裝 訂 并 由 學(xué) 院 存 檔 。指導(dǎo)教師評(píng)分表學(xué)院： XXXXX專(zhuān)業(yè)班級(jí)： XXXX 學(xué)生姓名： XXXXX學(xué)號(hào)： XXXXX畢業(yè)論文題目 軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目 （ 參 考 ） 分值 打分01 工 作 態(tài) 度 ， 工 作 作 風(fēng)工作 態(tài)度02 畢 業(yè) 論 文 完 成 情 況20 20.003 查 閱 文 獻(xiàn) 資 料 能 力04 綜 合 運(yùn) 用 知 識(shí) 能 力05 研 究 方 案 的 設(shè) 計(jì) 能 力06 研 究 方 法 和 手 段 的 運(yùn) 用 能 力能力 水平 07 外 文 應(yīng) 用 能 力40 28.008 文 題 相 符 程 度09 寫(xiě) 作 水 平10 寫(xiě) 作 規(guī) 范 程 度11 篇 幅 ， 論 文 工 作 量論文 質(zhì)量 12 論 文 的 理 論 或 實(shí) 際 價(jià) 值40 30.0綜 合 評(píng) 定 成 績(jī) 78.0評(píng)價(jià)意見(jiàn)1. 學(xué)習(xí)態(tài)度較認(rèn)真， 能按時(shí)參加定期輔導(dǎo)， 并按要求完成規(guī)定的任務(wù)工作量。2. 論 文 內(nèi) 容 設(shè) 計(jì) 較 合 理 ， 工 作 量 基 本 符 合 要 求 ； 通 過(guò) 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 很 好 了 得 鍛煉 了學(xué)生的設(shè)計(jì)分析能力，分析結(jié)果具有一定的實(shí)用性。3. 論文寫(xiě)作較規(guī)范，格式符合要求。 達(dá)到了本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)要求同意答辯。是否同意答辯 同意評(píng)閱教師（簽名） ： 年 月 日注 ： 此 表 隨 畢 業(yè) 論 文 裝 訂 并 由 學(xué) 院 存 檔 。評(píng)閱教師評(píng)分表學(xué)院： XXXXXX專(zhuān)業(yè)班級(jí)： XXXXX 學(xué)生姓名： XXXXX學(xué)號(hào)： XXXXXX畢業(yè)論文題目 軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目 （ 參 考 ） 分值 打分01 查 閱 文 獻(xiàn) 資 料 能 力02 綜 合 運(yùn) 用 知 識(shí) 能 力03 研 究 方 案 的 設(shè) 計(jì) 能 力04 研 究 方 法 和 手 段 的 運(yùn) 用 能 力能力 水平 05 外 文 應(yīng) 用 能 力50 42.006 文 題 相 符 程 度07 寫(xiě) 作 水 平08 寫(xiě) 作 規(guī) 范 程 度09 篇 幅 ， 論 文 工 作 量論文 質(zhì)量 10 論 文 的 理 論 或 實(shí) 際 價(jià) 值50 43.0綜 合 評(píng) 定 成 績(jī) 85.0評(píng)價(jià)意見(jiàn)論 文 利 用 有 限 元 軟 件 對(duì) 軸 承 座 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 分 析 和 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) ， 選 題 具 有 一 定 的 應(yīng) 用 價(jià) 值。 論 文 撰 寫(xiě) 認(rèn) 真 ， 格 式 基 本 規(guī) 范 ， 設(shè) 計(jì) 工 作 量 適 中 。 參 考 文 獻(xiàn) 引 用 不 合 理 ， 問(wèn) 現(xiàn) 在查 重 中 基 本 沒(méi) 有 ， 建 議 修 改 。 論 文 達(dá) 到 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 要 求 。是否同意答辯 同意答辯及成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名學(xué)號(hào) 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)答辯時(shí)間答辯地點(diǎn) 指導(dǎo)教師題 目 軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化 記錄人姓 名 職 稱(chēng) 姓 名 職 稱(chēng)答辯小組成員提問(wèn)及 回答 情況 記錄 （3~ 4 個(gè)主 要問(wèn) 題）： 1 .另 一 種 優(yōu) 化 方 案 ? 答 ： 在 下 凸 臺(tái)之 間 加 支 撐 條 。2.設(shè) 計(jì) 軸 承 座 機(jī) 床 中 本 來(lái) 就 有 加 強(qiáng) 筋 ， 實(shí) 際 中 有 加 強(qiáng) 筋 嗎 ？ 答 ： 軸 承 座 是 標(biāo) 準(zhǔn) 件 ，和 軸 承 配 套 使 用 ， 有 固 定 的 結(jié) 構(gòu) ， 因 此 原 軸 承 座 中 沒(méi) 有 加 強(qiáng) 筋 。 3.優(yōu) 化 前 應(yīng) 力 云 圖， 最 大 應(yīng) 力 是 多 少 ？ 答 ： 從 云 圖 的 極 值 可 以 看 出 應(yīng) 力 值 為 +2.03MPa。記 錄 人 簽 字 ：年 月 日答 辯 小 組 評(píng) 語(yǔ) 及 成 績(jī) ：答 辯 小 組 組 長(zhǎng) 簽 字 ：年 月 日指 導(dǎo) 教 師 成 績(jī) ×40% =評(píng) 閱 教 師 成 績(jī) ×20% =答 辯 成 績(jī) ×40% =畢 業(yè) 論文 總評(píng) 成 績(jī)論文 等級(jí)畢 業(yè) 論 文 工 作 組 意 見(jiàn) ：畢 業(yè) 論 文 工 作 組 組 長(zhǎng) 簽 名 ： 年 月 日注 ： 1、 總 評(píng) 成 績(jī) =指 導(dǎo) 教 師 成 績(jī) ×40%＋ 評(píng) 閱 教 師 成 績(jī) ×20%＋ 答 辯 成 績(jī) ×40%。 2、論 文等 級(jí)分 優(yōu)秀 （≥9 0 分） 、良 好（8 0-89 分） 、 中等（ 70-79 分 ） 、 及格 （ 60-69 分） 、 不及格 （＜60 分） 。3、 此 表 隨 畢 業(yè) 論 文 裝 訂 并 由 學(xué) 院 存 檔 。Ⅰ軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化摘 要 ： 軸 承 座 在 機(jī) 械 生 產(chǎn) 中 是 很 常 見(jiàn) 的 ， 在 各 類(lèi) 機(jī) 器 、 機(jī) 構(gòu) 中 都 不 會(huì) 缺少它的身影。在本次設(shè)計(jì)中，選擇安裝在滾珠絲杠兩端安裝的軸承座為研究對(duì) 象，軸承座的所受到的力主要分布在軸承孔上，除此之外在軸承孔的下半部分 有徑向壓力載荷力。長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷會(huì)使軸承座發(fā)生形變，甚至損壞為了提高結(jié) 構(gòu)的整體性能，需要研究軸承座的結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)通過(guò)使用 ABAQUS 軟件的有限元分析功能， 運(yùn)用 ABAQUS 軟件對(duì)軸承 座進(jìn)行線(xiàn)性靜態(tài)分析的方法， 通過(guò)軟件有限元分析輸出的結(jié)果， 觀(guān)察應(yīng)力云圖。 在對(duì)軸承座的受力分析和對(duì)有限元分析出的結(jié)果的基礎(chǔ)上，找出軸承座的薄弱 地方，適當(dāng)改變軸承座的結(jié)構(gòu)，找出至少兩種不同的優(yōu)化方法，并對(duì)優(yōu)化后結(jié) 構(gòu)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，選出較好的軸承座的優(yōu)化方式。關(guān)鍵字：軸承座；靜態(tài)分析；有限元；ABAQUS軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化IIStructural Analysis and Optimization of Bearing SeatsAbstract：Bearing housing is very common in mechanical production, in allkinds of machines, institutions will not lack of it. In this design, the bearing seatsinstalled at both ends of the ball screw are selected as the research object, and the forcesexerted on the bearing seats are mainly distributed on the bearing holes, besides, thereare radial pressure loads borne by the lower half of the bearing holes. Long time loadwill deform the bearing block, even damage it. in order to improve the overallperformance of the structure, it is necessary to study the structure of the bearing block.This design uses the finite element analysis function of ABAQUS software, and usesABAQUS software to carry out linear static analysis on the bearing seat, and observesthe stress nephogram through the output results of finite element analysis of software.On the basis of the stress analysis of the bearing seat and the results of finite elementanalysis, find out the weak points of the bearing seat, change the structure of the bearingseat appropriately, find out at least two different optimization methods, and compareand analyze the data obtained from the optimized structure, and choose a betteroptimization way of the bearing seat.Keywords: bearing；static analysis；finite element；ABAQUSIII目 錄摘 要 ................................................................IABSTRACT ............................................................II第 1 章 緒論 ..........................................................11.1 研究本課題的目地和意義 ..........................................11.2 國(guó)內(nèi)外的軸承座發(fā)展現(xiàn)狀 ..........................................1第 2 章 軸承座的選擇及結(jié)構(gòu)分析 ........................................32.1 軸承座的選擇 ....................................................32.2 軸承座的型號(hào)及參數(shù) ..............................................32.3 軸承座的受力分析 ................................................32.4 有限元單元法與 ABAQUS 簡(jiǎn)介 .......................................52.4.1 有限單元法 ..................................................52.4.2 ABAQUS 簡(jiǎn)介 .................................................6? SOLIDWORKS 建模 .................................................6? ABAQUS 的使用 ..................................................122.6.1 ABAQUS 使用環(huán)境 ............................................122.6.2 ABAQUS/CAE 功能模塊 ........................................132.7 ABAQUS 靜態(tài)分析 ................................................132.7.1 問(wèn)題描述 ...................................................142.7.2 創(chuàng)建模型 ...................................................142.7.3 屬性設(shè)置 ...................................................152.7.4 裝配 .......................................................152.7.5 設(shè)置分析步與輸出請(qǐng)求 .......................................162.7.6 定義載荷與邊界條件 .........................................162.7.7 劃分網(wǎng)格 ...................................................192.7.8 運(yùn)行分析 ...................................................212.7.9 后處理 .....................................................22第 3 章 軸承座的優(yōu)化及結(jié)構(gòu)分析 .......................................253.1 加“加強(qiáng)筋” ...................................................253.1.1 填加“加強(qiáng)筋” .............................................253.1.2 優(yōu)化后的軸承座分析 .........................................263.2 凸臺(tái)之間的“支撐條” ...........................................273.2.1 軸承座底座上面加“支撐條” .................................273.2.2 優(yōu)化后的軸承座分析 .........................................283.3 結(jié)果分析與比較 .................................................293.3.1 與原軸承座的對(duì)比 ...........................................293.3.2 兩種優(yōu)化方式結(jié)果的比較 .....................................31第 4 章 總結(jié) .........................................................33IV軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化參 考文 獻(xiàn) ............................................................35致 謝 ...............................................................37附 錄 A 英文文獻(xiàn)翻譯 ..................................................391第 1 章 緒 論1.1 研究本課題的目地和意義一 直 以 來(lái) ， 人 類(lèi) 文 明 不 斷 進(jìn) 步 ， 工 具 的 發(fā) 展 也 從 沒(méi) 有 停 下 過(guò) 前 進(jìn) 的 腳 步 。 尤 其 是 進(jìn) 入 20 世 紀(jì) 以 后 ,現(xiàn) 代 制 造 技 術(shù) 有 了 翻 天 覆 地 的 變 化 ， 工 藝 自 動(dòng) 化 的 發(fā) 展 也 是 一 日 千 里 。 軸 承 座 的 應(yīng) 用 廣 泛 ， 在 各 種 加 工 設(shè) 備 里 來(lái) 說(shuō) 是 極 其 普 遍 的 存 在 。 從 軸 承 座 的 作 用 來(lái) 看 ， 其 主 要 是 為 軸 承 服 務(wù) 的 ， 以 固 定 自 身 方 式 來(lái) 支 撐 軸 承 ， 以 維 持 軸 承 運(yùn) 動(dòng) 。 目 前 常 見(jiàn) 的 設(shè) 備 里 用 的 軸 承 座 已 經(jīng) 基 本 實(shí) 現(xiàn) 了 標(biāo) 準(zhǔn) 化 , 一 般 在 需 要 使 用 軸 承 及 軸 承 座 時(shí) 只 要 直 接 取 用 就 可 以 , 但 在 很 多 場(chǎng) 合 , 因 為 對(duì) 軸 承 座 有 著 不 同 的 作 用 , 會(huì) 需 要 非 標(biāo) 軸 承 座 , 對(duì) 于 軸 承 座 生 產(chǎn) 廠(chǎng) 家 , 就 是 要 盡 力 降 低 生 產(chǎn) 成 本 , 提 高 產(chǎn) 品 的 質(zhì) 量 。 因 此 要 對(duì) 機(jī) 械 制 造 和 工 藝 優(yōu) 化 等 有 必 學(xué) 的 基 礎(chǔ) 理 論 知 識(shí) 要 ， 而 且 學(xué) 習(xí) 和 掌 握 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 等 多 方 面 的 新 知 識(shí) 、 新 技 術(shù) ， 運(yùn) 用 全 新 的 觀(guān) 點(diǎn) 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 重 新優(yōu)化組合。在 本 次 軸 承 座 的 設(shè) 計(jì) 中 主 要 針 對(duì) 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 分 析 ， 使 用 ABAQUS 軟件進(jìn)行仿真和 分 析 。 在 對(duì) 原 來(lái) 軸 承 座 受 力 分 析 的 基 礎(chǔ) 上 ， 提 出 優(yōu) 化 方 案 并 對(duì) 方 形 軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 有 限 元 分 析 ， 最 終 觀(guān) 察 應(yīng) 力 云 圖 得 出 結(jié) 論 ， 驗(yàn) 證 模 型 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 的 合 理 性 及 安 全性。1.2 國(guó)內(nèi)外的軸承座發(fā)展現(xiàn)狀軸承作為標(biāo)準(zhǔn)件，是全球互換產(chǎn)品，而軸承座作為軸承的親密伙伴，與其息 息 相 關(guān) ， 在 整 個(gè) 軸 系 中 都 有 著 舉 足 輕 重 的 地 位 。 軸 承 座 一 般 位 于 軸 的 兩 端 ， 起 到 的主要作用是支撐和固定軸承，使軸承及其連接部件之間具有一定的位置關(guān)系。 另外，軸承座一般都帶有密封裝置，從而可以起到減少軸承的污染的作用。經(jīng)過(guò) 許多年的發(fā)展，軸承產(chǎn)業(yè)在我國(guó)規(guī)模也越來(lái)越大。盡管目前我國(guó)軸承行業(yè)的發(fā)展 規(guī)模已經(jīng)很龐大，但絕大部分都是體現(xiàn)在低端水平，尤其高端軸承的制造領(lǐng)域， 我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在巨大的鴻溝。就目前來(lái)看，我國(guó)雖然可以算得上是軸 承大國(guó)， 但距離軸承強(qiáng)國(guó)還是很遠(yuǎn)。 人們對(duì)中國(guó)軸承企業(yè)的印象是 ： 總體規(guī)模大、 企業(yè)多、價(jià)格低、質(zhì)量一般、行業(yè)的生產(chǎn)主要集中低度、極其缺少高端產(chǎn)品軸承 的研發(fā)能力、軸承行業(yè)制造技術(shù)水平太低等。1997 年世界軸承總產(chǎn)量超過(guò) 100 億 套 ， 而 其 中 光 是 北 美 等 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 就 占 了 世 界 軸 承 產(chǎn) 量 的 78%， 美 國(guó) 、 日 本 、 德 國(guó) 這2軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化三個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家早已創(chuàng)建了世界三大軸承市場(chǎng)。軸承的基本技術(shù)標(biāo)志也早就成為了 高轉(zhuǎn)速、長(zhǎng)壽命、高可靠性、精度高、標(biāo)準(zhǔn)化、單元化。而且在軸承基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn) 步方面、通用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)改進(jìn)層次方面、以及專(zhuān)用軸承單元化等方面成效極為有 限 。 而 軸 承 座 與 軸 承 是 永 遠(yuǎn) 沒(méi) 法 分 開(kāi) ， 一 直 都 是 息 息 相 關(guān) ,現(xiàn) 如 今 常 用 軸 承 座 已 經(jīng) 標(biāo)準(zhǔn)化了，也在隨著軸承的發(fā)展在不斷的在進(jìn)步。3第 2 章 軸 承 座 的 選 擇 及 結(jié) 構(gòu) 分 析2.1 軸 承 座 的 選 擇UCF 軸承可以用于換熱器, 污水處理設(shè)備, 變頻泵, 電動(dòng)焊機(jī), 工作臺(tái),電 鍍 設(shè) 備 ,上 光 機(jī) ,橡 膠 成 型 機(jī) , 制丸機(jī), 塑料壓延機(jī) , 農(nóng)機(jī)配件等機(jī)械設(shè)備中。 本次設(shè)計(jì)選用的軸承座是安裝在臥式車(chē)床絲杠倆端的軸承座，絲杠的作用 是帶動(dòng)大拖板來(lái)做縱向移動(dòng)，以此用來(lái)車(chē)削螺紋。常用的滾珠絲杠是精密機(jī)械 上的傳動(dòng)元件，它最重要的功能就是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，也可以將扭 矩轉(zhuǎn)換成軸向作用力。絲杠具有很小的摩擦阻力，絲杠是車(chē)床中主要精密件之一，因此不會(huì)使用絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給，方便長(zhǎng)期保持絲杠的精度。 方形軸承座一般安裝都是在車(chē)床絲杠兩端的側(cè)壁上的，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方式也很方便。端蓋屬于應(yīng)用很廣的機(jī)械零件，同時(shí)也是軸承座的主要零件之 一。 端蓋有著控制軸承外圈的軸向和軸承在工作過(guò)程中的防塵和密封的作用。2.2 軸承座的型號(hào)及參數(shù)型號(hào) UCF205類(lèi)型 方形軸承座 適用軸承 外球面球軸承 材質(zhì) 鋼軸承座總長(zhǎng) 95mm 兩孔距 64mm固定孔 12mm軸徑 25mm2.3 軸 承 座 的 受 力 分 析軸承在當(dāng)代所有的機(jī)械設(shè)備中可以算得上是最重要零部件之一，它的主要 的功能是就是支撐旋轉(zhuǎn)體，還可以保證回轉(zhuǎn)精度。因此軸承座對(duì)于軸承的支持 和保護(hù)作用就顯得尤其重要，而軸承座會(huì)因?yàn)檩S承的轉(zhuǎn)動(dòng)而受到一定的力，本 設(shè)計(jì)來(lái)分析軸承座的受力情況。軸承通過(guò)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，而軸承與軸承座軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化共同作用在一點(diǎn)，又是過(guò)硬配合，所以以絲杠的受力情況為例，來(lái)分析運(yùn)動(dòng)時(shí) 的受力情況。滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 利用伺服電機(jī)拖動(dòng)來(lái)使絲杠旋轉(zhuǎn) ,軸承座及軸承安裝在絲 杠兩端， 用來(lái)固定絲杠 。 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 直線(xiàn) 運(yùn)動(dòng)會(huì)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化而成,并且 通過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)絲杠的螺母來(lái)給絲杠提供加載力。原理圖如下圖 2.1 所示。圖 2.1 外 力 加 載 原 理 圖1 伺服電機(jī) 2 頭架部件 3 加載絲杠 4 加載工作臺(tái) 5 被測(cè)工作臺(tái) 6 被測(cè)絲杠尾架支撐部件 7 加載絲杠尾架支撐部件 8 電渦流制動(dòng)器阻尼組件 9 加 載絲杠 10 被測(cè)絲杠 11 床身通過(guò)絲杠將力施加在絲杠的螺母上的外力加載方式,在 F 推動(dòng)下螺母向前 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ,螺 母 會(huì) 受 到 關(guān) 注 載 荷 F，如下圖 2.2 所示。圖 2.2 工 作 載 荷 F 推 動(dòng) 運(yùn) 動(dòng) 示 意 圖4F(1) 在沒(méi)有加載之前,兩個(gè)螺母都只受F ??的作用,產(chǎn)生軸向彈性變形量δ ;??(2) 當(dāng)給螺母 2 施 加 軸 向 工 作 載 荷 F 后,螺母 1 在工作載荷 F 的 作 用 下 ,增 加 彈性 變 形 量 δ??,減少軸向變形量δ??,螺母 1 總變形量以及總軸向力分別為:δ = δ1 ??+ δF????1 = ?? + F?? ? ??′螺母 2 總變形量和總的軸向力分別為:δ = δ ? δ2 F?? ????′ —螺母 2 產(chǎn)生的彈性恢復(fù)力 F —軸 向 工 作 載 荷F??— 預(yù)緊力??2 = F?? ? ?? ? ??′(3) 彈性變形量會(huì)在工作載荷 F 增大后 ,當(dāng)軸向力為 0 時(shí)消失,但是螺母與滾珠一 直 會(huì) 處 于 接 觸 的 狀 態(tài) 。 軸承座安裝在絲杠兩端，并有四個(gè)固定螺釘固定在車(chē)床側(cè)壁上，在絲杠不運(yùn)動(dòng)時(shí)， 軸承座受到絲 杠平臺(tái)通過(guò)軸承傳遞給軸承座的重力， 以及自 身的重力。 在絲杠運(yùn)動(dòng)時(shí)，絲杠上的刀架會(huì)工作消耗一部分的力，此時(shí)軸承座除了受到自 身的重力以外，還會(huì)受到由絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)的不定向力。其中不定向力包括徑向 和軸向的力， 其中， 軸 向力中有著軸向推力和軸向拉力。 此外， 軸承 在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 會(huì)消耗一部分的力，同時(shí)還存在著扭矩，這些力最終會(huì)作用在軸承座上，通過(guò) 軸承座的承受，使得整體保持平衡。2.4 有限元單元法與 ABAQUS 簡(jiǎn) 介2.4.1 有限單元法有限單元法，基礎(chǔ)是變分原理和加權(quán)余量法，使用有限單元法時(shí)，就是將計(jì) 算域分為有限 不重疊的單元來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算。 有限 元法的根本思想： 首 先， 將物體 分 散為有限不重疊但是可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)相互連接的子域。最后，在原基礎(chǔ)等效上的條 件下，此過(guò)程稱(chēng)為離散化。在劃分的單元中，選擇簡(jiǎn)單的變微分原理，建立有限 元方程，將微分方程轉(zhuǎn)化為方程組，最后就可以借用計(jì)算機(jī)解答方程組，最終得5軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化到近似解。2.4.2 ABAQUS 簡(jiǎn) 介(1)ABAQUSABAQUS 是一種大型的結(jié)構(gòu)和分析的有限元素法軟件。 它專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)， 說(shuō)明書(shū)中 運(yùn)用的案例都是一些最適合基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的實(shí)例。用戶(hù)可以通過(guò)建立模型輕松的解決 一些很復(fù)雜的問(wèn)題，基本的步驟就是可以先對(duì)部件先進(jìn)行定義，再提供荷載和邊 界條件就可以對(duì)模型進(jìn)行分析， ABAQUS 仿真軟件還可以通過(guò)調(diào)節(jié)荷載增量步來(lái)提 高分析結(jié)果的精度。(2) ABAQUS 提供的分析類(lèi)型靜態(tài)應(yīng)力/位移分析：包括線(xiàn)性，材料和幾何非線(xiàn)性，以及結(jié)構(gòu)斷裂分析等。 動(dòng)態(tài)分析粘彈性/粘塑性響應(yīng)分析：粘塑性材料結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析。 熱 傳 導(dǎo) 分 析 ： 傳 導(dǎo) ，輻 射 和 對(duì) 流 的 瞬 態(tài) 或 穩(wěn) 態(tài) 分 析 。 非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)應(yīng)力/位移分析：可以模擬各種隨時(shí)間變化的大位移、接觸分析等。 疲 勞 分 析 ： 根 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 和 材 料 的 受 載 情 況 統(tǒng) 計(jì) 進(jìn) 行 生 存力 分 析 和 疲 勞 壽 命 預(yù) 估 。 設(shè)計(jì)靈敏度分析：對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析并據(jù)此進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。(3) ABAQUS 分析步驟ABAQUS 有限元分析過(guò)程的組成：前處理、分析計(jì)算、后處理。 1 )前 處 理 （ ABAQUS/CAE）ABAQUS 的前處理過(guò)程也叫建模階段， 建立與實(shí)際形狀一樣的模型來(lái)進(jìn)行分析。 首 先 要 輸 入 模 型 的 尺 寸 ， 在 對(duì) 材 料 屬 性 進(jìn) 行 定 義 ， 接 著 定 義 荷 載 與 邊 界 條 件 ， 最 后還要對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。模型建好后，CAE 能夠生成輸入文件，信息會(huì)通過(guò) Job 模塊提交并進(jìn)行分析。2)分 析 計(jì) 算 （ ABAQUS/Standard） 計(jì)算階段是完成有限元相關(guān)數(shù)值的計(jì)算， 一般會(huì)用顯式分析求解器來(lái)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)束后，會(huì)將結(jié)果通過(guò)文件方式進(jìn)行保存，方便進(jìn)行后處理。 3 )后 處理 （ ABAQUS/CAE）后處理階段的主要任務(wù)就是處理計(jì)算結(jié)果， 通過(guò)顯示的方式得到直觀(guān)的應(yīng) 力云圖。? SOLIDWORKS 建 模打開(kāi) solidworks 后，新建完成后開(kāi)始建模。 通過(guò)凸臺(tái)拉伸命令將草繪視圖拉伸出來(lái)，如下圖 2.3 軸承座底座拉伸圖所示。67圖 2.3 底 座 視 圖通過(guò)凸臺(tái)拉伸命令將草繪視圖拉伸出來(lái)， 拉伸出軸承座上凸臺(tái)， 如下圖 2.4 所示。圖 2.4 軸 承 座 上 凸 臺(tái)通過(guò)凸臺(tái)拉伸命令將草繪視圖拉伸出來(lái)， 拉伸出軸承座上凸臺(tái)， 如下圖 2.5 所示。軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化8圖 2.5 上 凸 臺(tái) 拉 伸通過(guò)拉伸切除命令將草繪視圖拉伸出來(lái)，將軸承座軸承孔切除出來(lái)，軸承座 底座加強(qiáng)筋草繪視圖，如下圖 2.6 所示。圖 2.6 軸 承 座 底 座 加 強(qiáng) 筋西 安 文 理 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ）9圖 2.7 拉 伸 切 除 中 間 固 定 孔通過(guò)陣列將軸承座底座加強(qiáng)筋與固定孔繪制出來(lái)。如下圖 2.8 所示。圖 2.8 四 個(gè) 安 裝 孔 的 繪 制軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化10通過(guò)倒圓角命令，將軸承座底座倒圓角，結(jié)果如下圖 2.9 所示。圖 2.9 倒 圓 角通過(guò)旋轉(zhuǎn)命令，將軸承座邊緣弧度旋轉(zhuǎn)出來(lái)，結(jié)果如下圖 2.10 所示。圖 2.10 軸 承 座 邊 緣 弧西 安 文 理 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ）11圖 2 .11 軸 承 座為了方便分析軸承座的情況，再建立一個(gè)軸承和軸，用來(lái)研究工作是軸承座 的情況。如下圖 2.12 所示。圖 2.12 備 用 的 軸 承 模 型軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化12圖 2.13 備 用 的 軸 模 型? ABAQUS 的使用? ABAQUS 使用環(huán)境ABAQUS 有完整的運(yùn)行環(huán)境，其中 ABAQUS/CAE 就是最實(shí)用的，在生成 ABAQUS 模 型 、 提 交 作 業(yè) 以 及 評(píng) 估 ABAQUS 運(yùn)行結(jié)果的時(shí)候，提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的界面。（1）啟動(dòng) ABAQUS/CAE啟動(dòng) ABAQUS/CAE 程序之后，出現(xiàn)登錄頁(yè)面。創(chuàng) 建 模 型 : 開(kāi) 始 新 的 分 析 過(guò) 程 。 用 戶(hù) 可 根 據(jù) 自 己 的 問(wèn) 題 建 立 Standard/Explicit 模型打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù):打開(kāi)之前存儲(chǔ)的模型。 運(yùn)行腳本:運(yùn)行文件。13(2) ABAQUS 的主窗口圖 2.14 展 現(xiàn) 了 主 窗 口 的 組 成 部 分 ,用 戶(hù) 可 以 經(jīng) 由 主 窗 口 與 ABAOUS/CAE 交互。圖 2.14 主 窗 口 的 各 個(gè) 組 成 部 分? ABAQUS/CAE 功 能 模 塊ABAQUS/CAE 由部件模塊、特性模塊、裝配模塊、分析步模塊、相互作用 模塊、載荷模塊、網(wǎng)格模塊、分析作業(yè)模塊、后處理模塊、繪圖模塊這十個(gè)功 能 模 塊 組 成 。? ABAQUS 靜 態(tài) 分 析靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析是在載荷不變的作用下分析結(jié)構(gòu)的效應(yīng)的方法，它不考慮結(jié)構(gòu) 隨著時(shí)間的變化載荷的情況。所有的載荷被設(shè)置為慢慢運(yùn)用，直到最終達(dá)到完全 量 值 是 停 止 。 而 在 達(dá) 到 完 全 量 值 后 ， 受 到 的 載 荷 大 少 保 持 不 變 （ 不 會(huì) 隨 著 時(shí) 間 變 化而改變 ） 。 由于運(yùn)用 是設(shè)置的加速度和速度都非常小， 甚至可忽略 不計(jì)， 因此 在 這 種 假 設(shè) 下 回 忽 略 慣 性 力 和 阻 尼 力 。 靜 態(tài) 分 析 主 要 是 計(jì) 算 在 載 荷 的 作 用 下 的 軸 承 座 的 位 移 、 應(yīng) 變 和 應(yīng) 力 。軸 承 座 的 結(jié) 構(gòu) 分 析 及 優(yōu) 化2.7.1 問(wèn)題描述如圖 2.15 所示的方形軸承座， 材料為鋼， 采 用國(guó)際單位制 : 力(牛頓,N)、 應(yīng) 力 (兆 帕 ,MPa)、 長(zhǎng) 度 (毫 米 ,mm)， 泊 松 比 為 0.3。軸承座 UCF205 通過(guò)四個(gè)安裝孔 進(jìn)行固定，軸承設(shè)置為顯示體約束,選用靜態(tài)分析步,來(lái)分析軸承座在絲杠運(yùn)動(dòng)時(shí) 的應(yīng)力和位移狀態(tài)。圖 2.15 方 形 軸 承 座 UCF2052.7.2 創(chuàng)建模型選擇文件中保存的軸承座三維模型，打開(kāi)如圖 2.16。圖 2.16 軸 承 座 的 模 型1415性”2.7.3 屬性設(shè)置(1)單 擊 按 鈕 ,重 新 建 立 一 個(gè) 材 料 ,并 定 義 為 “Material-1”。 選 擇 材 料 行 為 中 的 “彈 。(2)單 擊 按鈕,彈出 “創(chuàng)建截面”對(duì)話(huà)框。輸入截面名稱(chēng)后 ,出現(xiàn)所顯示的 “編 輯 截 面 ”對(duì) 話(huà) 框 。（3）在“編輯截面”對(duì)話(huà)框中選擇所包含的材料類(lèi)型,完成截面的定義。（ 4） 在 完 成 截 面 的 定 義 后 ， 點(diǎn) 擊 按 鈕 ， 來(lái) 為 模 型 指 派 截 面 。 在 視 圖 區(qū) 中 拾 取 要 指 派 的 對(duì) 象 ,完 成 拾 取 后 ,完 成 截 面 指 派 ,以 軸 承 座