基于inventor与ansys重型滚筒轴承座有限元研究

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1、基于INVENTOR与ANSYS重型滚筒轴承座有限元研究摘要：运用三维设计软件Inventor,建立输送机重型滚筒轴承座三维模型，利用Inventor中ANSYS有限元分析模块，通过对轴承座进行强度和变形分析，得到应力分布图、位移信息，找到轴承座应力最大区域。通过对轴承座的有限元分析，为滚筒轴承座优化设计提供理论依据。关键词：InventorANSYS重型滚筒轴承座有限元分析1.引言轴承座作为滚筒的重要组成部分，主要是用来支撑滚筒轴和载荷的传递，这就要求轴承座必须具备良好的力学性能和制造工艺的经济性。近年来，由于输送机行业的飞速发展,与之相应的非标重型滚筒轴承座的种类越来

2、越多，结构越来越复杂，在使用过程中对强度和刚度要求越来越髙。本文的主要任务是对重型滚筒轴承座进行应力分析和刚度分析，通过对轴承座的应力分析，得到相应的应力分布图，并且找到轴承座应力最薄弱的区域，从而对轴承座优化设计提供参考依据。目前国内做有限元分析主要是运用ANSYS软件，AutodeskInventorProfessional软件提供的有限元分析模块式调用了ANSYS软件的网格划分和数字计算的内核技术。这个集成在Inventor中的有限元分析模块(StressAnalysis),可以在机械零件、钢结构或者扳金环境中使用，添加工况、计算应力应变、估算安全系数和频率特性等。

3、1.轴承座有限元模型的建立轴承座是一种输送机行业常用的系列化产品，标准轴承座有标准图纸，而非标准的重型轴承座需要重新设计。应用Inventor软件，采用参数化建模，模型具有可变性，可以重复使用。根据不同的载荷，改动下模型就能生成系列化产品,实现模块化设计，提高设计工作效率。基于这种设计思想，结合Inventor软件强大的建模功能，来建立轴承座的三维模型。另外还可以利用Inventor软件的渲染功能对轴承座模型进行色彩、材质、纹理等处理，增强模型的真实感。本案例选用轴承座为左右对称结构，质量萨810kg,轴承内径为400mm,采用铸铁结构。根据案例要求，轴承座承受最大的径向

4、合力Fr/2=700KN,最终建立的数字模型如图1所示。2.轴承座有限元分析轴承座有限元模型建立后，点击应用程序菜单下的应力分析选项，之后将切换到”应力分析工具面板”，应力分析工具会自动添加到标准工具栏(一些无关的工具栏项目将自动撤出)，同时还将显示应力分析浏览器。然后按照下述5个步骤逐一进行。3.1•材料选择在Inventor应力分析模块中设有常用材料库，在材料选择中选择与实际应用材料力学性能相同或相近的材料即可。确认好材料种类，如果需要调整，双击材料选项，展开材料列表选择需要的材料，在本例中选择了铁（铸造），质量密度：7.25g/cmL；屈服强度：200MPa；极限拉

5、伸强度：276MPa；杨氏模量：120.5GPa；泊松比：0.3ul；切变模量：46.4GPa。3.2.施加约束点击“应力分析”工具面板上的“固定约束”按钮，然后再在模型上选定添加此约束的面。根据轴承座的实际安装方式，轴承座是由四个螺栓固定在支架上的，所以，底面需要施加Z方向的面约束，在4个螺栓孔位置分别施加X、Y方向的面约束，以此约束轴承座的水平和竖直方向位移。施加约束后的效果，如图2。3.3.施加载荷根据本案实际使用情况和初始条件，轴承座承受的载荷有三种，一是轴承座自重g=8.1KN,由于轴承座自重远小于外加力，可以忽略不计，二是滚筒重量G/2=60KN,三是滚筒所受

6、合力Fr/2=700KNo除轴承座自重外，其余的力都是通过轴承传递作用在轴承座上的。轴承载荷不像普通力载荷一样均匀分布，而是采用拋物线式载荷分布，这种载荷只能添加到圆柱面上，而力的分布状态符合孔销传力的规则。点击"应力分析”工具面板上的“轴承载荷”(Bearingload)按钮，然后再在模型上选定要添加此外力的面(本案是轴承座大孔的内表面)。施加载荷后的效果，如图3o3.4.网格设置Inventor提供了允许网格自定义的命令，因而能够控制方案的质量和效率。这些命令可控制网格的全局设置和本地设置。网格设置应用于您选择的特定面和边。网格优化允许改变网格大小以便简捷地覆盖特定特

7、征。查看网格是将网格设置应用于视图中的零部件，并产生图形化的网格表达。预览网格的步骤是：在功能区上，单击'‘应力分析”选项卡“网格”面板“查看网格”。网格效果图，如图4。3.5.分析求解在完整加载了分析所需要的条件之后，即可投入分析计算。在工具面板上点击“应力分析”按钮，即可启动分析计算功能，并按前边设置的参数和选定的方案进行计算处理。进行过程中，将显示“ANSYS方案状态”提示框，并实时显示处理的进度和内容，计算完成后，会将显示出结果的图形报告。Inventor提供了等效应力、最大应力、最小应力、位移、安全系数等报告结果。本