余光伟，王嘉鑫，陈晓阳，卢俊，黄迪山

(上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072)

推力滚针轴承因安装所需轴向空间小等优点，广泛应用于机械电子仪器、电动工具、汽车变速器等机械设备中[1]。随着对机械动力性能和噪声要求的提高，推力滚针轴承的振动性能显得非常重要,故有必要进行专门分析。

基于轴承运转时滚针与滚道接触处产生的能量损失最小的假设，推导出推力滚针轴承各零件速度的计算方法。以AXK2542推力滚针轴承为例，在ANSYS/LS-DYNA中建立模型，并采用显式动力学有限元法对其进行仿真分析，得到了轴承各零件的速度，与理论计算结果相比误差较小。通过该有限元法分析了转速、轴向载荷对推力滚针轴承振动加速度的影响，并进行了试验验证。说明采用ANSYS/LS-DYNA软件建立的有限元模型可用于对推力滚针轴承的振动分析。

1 显式动力学

ANSYS/LS-DYNA是一个以显式动力学为主，隐式动力学为辅的有限元求解器。显式动力学采用中心差分方法，既不需要求解切线刚度，也不需要进行平衡迭代，可节省大量计算资源和时间。系统的求解方程为

(1)

中心差分法解的稳定条件为

(2)

式中：Δter为临界时间间隔；Tn为有限元系统的最小固有振动周期。

2 轴承各零件速度计算模型

滚针与垫圈速度示意图如图1所示，假设轴承座圈固定，轴圈以角速度ωh旋转，保持架和滚针公转角速度为ωc，滚针自转角速度为ωr。r为滚针半径，re和ri分别为滚针两端面到轴承轴线的距离。

(a) 滚针与轴圈

(b) 滚针与座圈