【完整版】畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于ANSYS的軸承座的模態(tài)分析

1、河南科技學(xué)院2013屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：基于ANSYS 的軸承座的模態(tài)分析學(xué)生姓名：劉x所在院系：機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化導(dǎo)師姓名：完成時(shí)間：2013 年 5 月 8 日摘要軸承座在機(jī)械生產(chǎn)中很常見(jiàn)，在各類機(jī)器、機(jī)構(gòu)中都有它存在的身影，由于 軸承座本身結(jié)構(gòu)并不是太復(fù)雜，所以本文并沒(méi)有借助其他類型的三維軟件建模，而是在ANSYS環(huán)境下建立的模型。軸承座的受力主要是分布在軸承孔圓 周上，還有軸承孔的下半部分的徑向壓力載荷。為了提高結(jié)構(gòu)的抗振性，本文 借助于ANSYS軟件強(qiáng)大的模態(tài)分析功能，運(yùn)用 ANSYS軟件建立了軸承座的三 維模型，并對(duì)軸承座進(jìn)行模態(tài)分析，并給出前 20階

2、的固有頻率和振型，以此來(lái) 指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：軸承座，模態(tài)分析，有限元，ANSYSAbstractBeari ng seat is com mon in the machi nery manu facturi ng, it exists in all kinds of machine, figure, because the bearing seat structure itself is not too complicated, so this article does not use other types of 3 d software modeli ng, but establ

3、ished un der ANSYS environment model. Stress is mainly distributed in the bearing hole of the bearing on the circumference of a circle, and the bearing hole of the bottom half of the radial pressure load. In order to improve the vibration resistance of structure, in this paper, with the aid of power

4、ful modal an alysis fun cti on of ANSYS software, and the 3 d model of the beari ng was established by appl ying the ANSYS software, and the modal an alysis was carried out on the beari ng seat, and give the top 20 order n atural freque ncy and vibrati on mode, in order to guide the optimizati on de

5、sig n of structure.Keywords: bearing seat modal analysis, finite element ，ANSYS目錄1 引言 1.2 ANSYS 概述和分析步驟 1.2.1 概述 1.2.1.1 ANSYS 簡(jiǎn)介1.2.1.2 ANSYS 主要的應(yīng)用的領(lǐng)域 1.2.1.3 ANSYS的主要功能 22.1.4 ANSYS提供的分析類型 22.1.5 ANSYS的操作界面32.2 ANSYS 分析步驟 4.2.2.1 創(chuàng)建有限元模型 4.2.2.2 施加載荷進(jìn)行求解 4.2.2.3. 后處理 5.3 軸承座的實(shí)體建模 5.3.1 建立模型的典型步驟 6

6、.3.2 軸承座建模 6.4 軸承座的模態(tài)分析 1.1.4.1 模態(tài)分析理論及分析過(guò)程 1.14.2 模態(tài)分析步驟 1.14.2.1 指定分析標(biāo)題并設(shè)臵分析范疇 1. 14 . 2 .2定義單元類型 1.14.2.3 劃分網(wǎng)格 1.2.4.2.4 進(jìn)入求解器并指定分析類型和選項(xiàng) 1. 24.2.5 施加邊界條件 1.34.2.6 執(zhí)行求解 1.3.4.2.7 列出固有頻率 1.34.2.8 查看模態(tài)形狀 1.3.4.2.9 模態(tài)分析結(jié)果 1.5.5 結(jié)論 1.5.6 總結(jié)1.5.致謝 1.7.參考文獻(xiàn) 1.8.1 引言隨著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)要求的日益提高，將有限元法運(yùn)用于機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械運(yùn)動(dòng) 分析成為

7、必然的趨勢(shì)，主要體現(xiàn)在：傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)耗費(fèi)工時(shí)，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，產(chǎn)品 成本較高。傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)是在有限的幾個(gè)方案中比較或者選擇一個(gè)比較優(yōu)秀的方 案進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這就使得設(shè)計(jì)具有一定的盲目性。 將有限元法運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)去， 可以優(yōu)化零件形狀， 降低消耗和成本， 提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。 最為重要的有限 元法大大縮減了設(shè)計(jì)周期， 減少了試件的制作。 有限元法在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研究中顯 示出無(wú)比的優(yōu)越性， 使其成為企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的有利工具， 已經(jīng)越來(lái)越受到工 程技術(shù)人員的重視。目前工程中以廣泛使用計(jì)算機(jī)輔助工程軟件( CAE )，商業(yè)化的 CAE 軟件 技術(shù)種類有很多，其中包括有限元法(FEM,即Finite El

8、ement Method)邊界元法 (BEM,即 Boundary Element Method),有限差法(FDM,即 Finite Differenee Element Method)等。每一種方法各有其應(yīng)用的領(lǐng)域，而其中有限元法應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越 廣,現(xiàn)已應(yīng)用于結(jié)構(gòu)力學(xué)、 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、 電路學(xué)、電磁學(xué)等。軸承座作為工業(yè)領(lǐng)域中不可或缺的配件,在汽車、航空、冶金、礦山等行業(yè) 的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。軸承座是裝在汽輪機(jī)汽缸本體或基礎(chǔ)上用來(lái)支撐軸承的構(gòu) 件。軸承座是軸承與箱體的集合體, 以便于應(yīng)用, 這樣的好處是可以有個(gè)好的配 合,更方便的使用,減少了使用廠家的成本。軸承座主要是與軸承

9、配套使用的, 軸承外圈和軸承座采用過(guò)盈配合, 軸承座起一定的支撐作用, 以便于軸承的廣泛 使用。但由于長(zhǎng)時(shí)間處于交變荷載或沖擊荷載的作用下, 軸承座在肋板與軸承座、 軸瓦孔內(nèi)緣線以及軸承座與基底相接觸的地方會(huì)存在應(yīng)力集中, 這對(duì)于軸承座的 使用非常不利, 而且如果其工作頻率與固有頻率相等或接近時(shí), 會(huì)影響到它的使 用壽命,甚至引起安全事故,因此對(duì)于其動(dòng)態(tài)性能和振動(dòng)的分析顯得十分重要。 通過(guò)ANSYS軟件對(duì)軸承座進(jìn)行了有限元?jiǎng)恿W(xué)模態(tài)分析，研究結(jié)果可為軸承座的動(dòng)態(tài)響應(yīng)計(jì)算和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù) 2。2 ANSYS 概述和分析步驟2.1 概述2.1.1 ANSYS 簡(jiǎn)介ANSYS 由世界上最大

10、的有限元分析軟件公司之一的美國(guó) ANSYS 開(kāi)發(fā)，它 能與多數(shù) CAD 軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Pro/Engineer, NASTRAN Alogor, IDEAS, AutoCAD 等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí) CAE 工具之一。2.1.2 ANSYS主要的應(yīng)用的領(lǐng)域ANSYS 有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來(lái) 求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域： 航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系 統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等。2.1.3 ANSYS 的主要功能ANSYS 有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算

11、機(jī)設(shè)計(jì)程序，目前，有 限元法從它最初應(yīng)用的固體力學(xué)領(lǐng)域，已經(jīng)推廣到溫度場(chǎng)、流體場(chǎng)、電磁場(chǎng)、聲 場(chǎng)等其他連續(xù)介質(zhì)領(lǐng)域。 在固體力學(xué)領(lǐng)域，有限元法不僅可以用于線性靜力分析， 也可以用于動(dòng)態(tài)分析，還可以用于非線性、熱應(yīng)力、接觸、蠕變、斷裂、加工模 擬、碰撞模擬等特殊問(wèn)題的研究。軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì) 算模塊和后處理模塊。前處理模塊前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具， 用戶可以方便地構(gòu) 造有限元模型。 ANSYS 的前處理模塊主要有兩部分內(nèi)容： 實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分。分析計(jì)算模塊分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析 （可進(jìn)行線性分析、 非線性分析和高度非線性分 析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合 分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力。后處理模塊后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、 梯度顯示、矢量顯示、 粒子流 跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示 出來(lái)，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、 曲線形式顯示或輸出。 軟件提供了 200 種以上的 單元類型，用來(lái)模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。2.1.4 ANSYS 提供的分析類型 3ANSYS 軟件提供的分析類型如下：結(jié)構(gòu)靜力分析用來(lái)求解外載荷引起的位移、 應(yīng)力和力。 靜力分析很適合求解慣性和阻尼對(duì) 結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問(wèn)題。 ANS