基于ANSYS的深沟球轴承模态分析

图1轴承三维图
零件固有频率理论计算
2.1轴承内圈故障频率
2.2轴承外圈故障频率
2.3轴承滚珠故障频率
（2.4零件故障频率表
轴承工作时的转速为1750转/分，轴承的滚球个数，滚珠直径d=7.94mm ，轴承的节径为D=39.04mm 由公式计算得到各部件理论故障频率如表名称
故障频率内圈外圈滚珠
992.39656.95431.90
表2零件故障频率表
ANSYS 模态分析材料设置
，弹性模量为1E+11pa ，泊松比率，约束如图3。

图3轴承约束添加
3.4模态分析结果
在Solution 中选择Total Deformation ，求解得到轴承前
六阶固有频率，如图4、图5所示。

图4轴承固有频率图谱
同时得到前六阶固有频率
下的轴承变形量，在此列出第二阶固有频率下的轴承变形
图，
最大变形量为0.20269mm ，如图6所示。

4轴承谐响应分析4.1约束添加对上述的的深沟球轴承的内圈切一个小槽，形成有缺陷的轴承，对轴承进行谐响应分析与无缺陷轴承模态分析的材料设置、网格划分、模态约束相同，再添
加谐响应约束，轴承工作时内圈受转矩为100N ·mm ，如
图7所示。

4.2谐响应分析结果
在Analysis Setting 中设置频率边界为0-1000Hz ，响中添加Total Deformation 和得到幅频特性曲线如图8。

·mm 工况下变形如图9。

根据谐响应分析结果，可知轴承在正常工况下，
在轴承固有频率范围之内，随着加载频率增大，
变形幅度增大，在频率为632Hz 附近时幅值增到最大，与计算出的内圈故障频率656.95Hz 相接近，故判定为内圈故障。

5结论
①用ANSYS 有限元分析软件对深沟球轴承进行模态
分析，得到前六阶固有频率下的轴承变形云图，
在第二阶固有频率647Hz 频率下的轴承达到最大变形，变形量为
0.20269mm 。

②给轴承内圈切一个小槽，
对其进行谐响应分析。

谐响应分析结果显示，轴承在正常工况下，
且小于轴承固有频率时，随着加载频率增大，
变形幅度增大；在频率为632Hz 附近时幅值增到最大，与计算出的内圈故障频率656.95Hz 相接近，故判定为内圈故障。

参考文献:
[1]沈明明，李荣，刘祖国，等.数控机床轴承结构振动谐响应及疲劳寿命研究[J].组合机床与自动化加工技术，2019（011）：143-147.
图5固有频率数值表图2轴承网格划分图6第二阶变形云图
图7约束添加
图8幅频特性曲线
图9最后工况变形。