制造技术/工艺装备
现代制造工程（ModemManufacturingEngineering）
7003A轴承动态特性仿真分析
余光伟”，朱贸，黄迪山”，顾家铭
2012年第9期
(1上海大学机电工程与自动化学院，上海200072;2上海天安轴承有限公司，上海200231）
摘要：为实现滚动轴承的动力学仿真，以7003A轴承为例，用UG软件建立滚动轴承的实体模型，在ANSYS/LS-DYNA软件中生成有限元模型，设外圈、内圈和滚动体为弹性体，对外圈固定，内圈施加一定转速，内圈内表面下半部施加均布压力，分析了滚动轴承在运转过程中的接触应力、转速及振动的变化规律。该研究为轴承振动响应预测提供了一条新的研究途径。
关键调：滚动轴承；显式动力学；仿真
中图分类号：TH133文献标志码：A文章编号：1671-3133(2012)090062-05
Dynamic characteristics simulation and analysis of 7003A bearing
Yu Guangwei',Zhu Mao',Huang Dishan',Gu Jiaming”
(1 School of Mechatronics Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072,China;
2 Shanghai Tian' an Bearings Co. Ltd., Shanghai 200231,China)
Abstract : In order to realize the dynamic simulation of the rolling bearing, the physical model of 7003A rolling bearing was built using UG software,then the finite element analysis model of rolling bearing was constructed in ANSYS/LS-DYNA.The outer ring, inner ring and roller were supposed to be elastic material. The outer ring was fixed and the inner ring was exerted by pressure and rotational speed. Analyzed the change regularity of contact stress,speed,vibration. The research provides a new way for bearing vi-bration response prediction.
Key words : rolling bearing; explicit dynamic finite element ; simulation
0引言
随着现代工业的发展，特别是旋转机械朝着高转速、高稳定性、低噪声和低振动方向的发展，滚动轴承作为旋转机械的支承元件，人们对其动力接触特性及振动和噪声提出了越来越高的要求。
对滚动轴承进行仿真分析经历了静力学、拟动力学和动力学的不同阶段，目前已能较好地模拟滚动轴承在实际运转过程中的工况。在滚动轴承动力学分析领域，ANSYS/LS-DYNA软件能很好地分析滚动轴承运转过程中的特性，因此，已得到越来越广泛的运用。本文以角接触球轴承7003A（简称7003A轴承）为例，以显式动力学为基础，应用ANSYS/LS-DYNA实现7003A轴承在一定速度和载荷条件下的仿真分析，求解7003A轴承位移、速度、应力以及振动等动态特性。
*国家十五"计划资助项目（JPPT-115-4-1686） 62
万方数据
显式动力学基本算法
ANSYS/LS-DYNA是一个以显式动力学为主，隐式为辅的非线性有限元求解器。ANSYS/LS-DYNA显式动力学分析采用中心差分方法，既不需要求解切线刚度，也不需要进行平衡选代，计算速度快，可节省大專
系统的动力学控制方程为：
Ma, + C a, +Ka, =Q.
(1)
式中：a,、a,、a,分别为系统节点在时间：时的加速度向量、速度向量和位移向量；M为质量矩阵；C为阻尼矩阵；K为刚度矩阵：Q为节点载荷向量。
在ANSYS/LS-DYNA中，采用直接积分中心差分格式对运动方程进行积分。在中心差分法中，加速度和速度分别为：