有限元轴承分析报告

轴模型有限元分析
1101040431 车辆11-2 徐贞宇
1、摘要
本报告典型介绍了如何利用有限元分析工具workbench模拟部件受外力时变形及应力的详细过程，通过有限元分析可获得各种参数进而指导实践中设计的优化。

通过本文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用、使用方法有个初步的认识。

2、背景意义
该论文所分析的轴是固定轴承时所用的轴，这是一种常见的结构。

它的作用主要有两个：第一，约束轴承位置，保证轴承工作的稳定；第二，轴通过键与轴承链接来传递动力。

因此，无论从哪个方面来说，保证轴的稳定和受力平衡至关重，否则它就容易损坏。

为此，我们需要对该轴进行有限元分析，以此来确定轴的受力情况，从而进行合理的设计。

该轴的受力比较简单，主要是轴承通过键施加给轴力。

其结构如下：
3、零件建模
通过workbench的建模功能可以根据条件建模如图所示：
4、零件参数及载荷
4.1参数
零件材料的各种参数如下：
TABLE 21
Structural Steel > Isotropic Elasticity
Temperature
C
Young's
Modulus
Pa
Poisson's
Ratio
Bulk Modulus
Pa
Shear
Modulus Pa 2.e+011 0.3 1.6667e+011 7.6923e+010
4.2负荷
零件材料的负荷为：只考虑作用到键侧面的力，左边键载荷6000N,右边键上载荷3000N。

在软件中的定义为：
Loads
Object Name Cylindrical
Support
Cylindrical
Support 3
Force Force 2
Fixed
Support
State Fully Defined
Scope
Scoping
Method
Geometry Selection Geometry 1 Face
Definition
Type Cylindrical Support Force
Fixed Support
Radial Fixed
Axial Free
Tangential Free
Suppressed No
Define By Vector
Magnitude -6000. N
(ramped)
-3000. N
(ramped)
Direction Defined
5、有限元分析
5.1划分网格
定义材料属性，进行网格划分。

划分结果如下：
其中，单元数和节点数如下：
Sizing
Use Advanced Size Function Off
Relevance Center Coarse
Element Size 0.50 m
Initial Size Seed Active Assembly
Smoothing Medium
Transition Fast
Span Angle Center Coarse
Minimum Edge Length 6.3515e-003 m
Statistics
Nodes 1753
Elements 942
Mesh Metric None
5.2添加约束
根据工作条件，齿轮轴有两处轴承约束一处轴向位移约束。

5.3分析计算
运行软件分析计算结果如下：
5.4 结果分析
TABLE 12
Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Results
Object Name Equivalent Stress
State Obsolete
Scope
Scoping Method Geometry Selection
Geometry All Bodies
Definition
Type Equivalent (von-Mises) Stress
By Time
Display Time Last
Calculate Time History Yes
Identifier
Suppressed No
Integration Point Results
Display Option Averaged
Results
Minimum 16931 Pa
Maximum 4.6869e+007 Pa
Information
Time 1. s
Load Step 1
Substep 1
Iteration Number 1
6、结论
对轴结构受静力时的应力有限元分析，不仅基本符合人工计算得到的数据，而且在精度方面有一定优势。

计算速度快，数据全面，通过有限元分析可以校核零件强度，明确最大应力及最大变形。

对零件的设计和生产具有指导意义，可缩短产品开发周期，避免不必要的经济损失，在生产上少走弯路。