陈腾飞

(广东利元亨智能装备股份有限公司，广东 惠州516057)

随着计算机技术和计算方法的发展，有限元方法已经在机械设计领域得到广泛应用，并解决众多机械分析问题，为机械设计方案的优化和改进做出巨大贡献[1]。但随着机械结构复杂程度的提升，有限元建模的难度也急剧加大。其中，轴承广泛应用于各种机械系统之中，是决定整个机械系统性能的关键元件之一[2,3]。由于保持架和滚动体的存在，轴承模型的网格划分和接触都较为复杂。机械系统中往往含有多个轴承，这更加大了建模难度，限制了有限元方法在复杂机械系统分析中的应用。 轴承建模的典型步骤包括几何建模、网格划分、添加接触、添加材料属性以及添加边界与载荷等。完整的轴承包括内圈、外圈、保持架和滚动体，滚动体与另外三者存在接触，且数量较多[4]。轴承实体建模的难点是保持架与滚动体的网格划分和各种接触的添加。一旦接触设置有误，往往导致整个模型无法计算或计算出错。简化轴承模型成为众多机械领域研究和从业人员的共同选择。文献[5]采用环状刚体代替滚动体。文献[6]采用星状梁替代滚珠，梁的数目和尺寸可根据轴承类型的不同而变化，梁和内外圈的存在大量的接触。文献[7]则采用间隙单元模型模拟滚动体，采用径向刚度评估径向的变形能力，未考虑轴向的变形分析。本文提出一种全新的轴承简化方法，有效降低轴承建模难度，并保持较高的计算精度。……