毕业设计论文模态分析

河南科技学院

2013届本科毕业论文（设计）

论文题目：基于ANSYS的轴承座的模态分析

学生姓名：刘x

所在院系：机电学院

所学专业：机械设计及其自动化

导师姓名：

完成时间：2013年5月8日

轴承座在机械生产中很常见，在各类机器、机构中都有它存在的身影，由于轴承座本身结构并不是太复杂，所以本文并没有借助其他类型的三维软件建模，而是在ANSYS环境下建立的模型。轴承座的受力主要是分布在轴承孔圆周上，还有轴承孔的下半部分的径向压力载荷。为了提高结构的抗振性，本文借助于ANSYS软件强大的模态分析功能，运用ANSYS软件建立了轴承座的三维模型，并对轴承座进行模态分析，并给出前20阶的固有频率和振型，以此来指导结构的优化设计[1]。

关键字：轴承座，模态分析，有限元，ANSYS

Abstract

Bearing seat is common in the machinery manufacturing, it exists in all kinds of machine, figure, because the bearing seat structure itself is not too complicated, so this article does not use other types of 3 d software modeling, but established under ANSYS environment model. Stress is mainly distributed in the bearing hole of the bearing on the circumference of a circle, and the bearing hole of the bottom half of the radial pressure load. In order to improve the vibration resistance of structure, in this paper, with the aid of powerful modal analysis function of ANSYS software, and the 3 d model of the bearing was established by applying the ANSYS software, and the modal analysis was carried out on the bearing seat, and give the top 20 order natural frequency and vibration mode, in order to guide the optimization design of structure.

Keywords: bearing seat，modal analysis，finite element ，ANSYS

1 引言 (1)

2 ANSYS概述和分析步骤 (1)

2.1 概述 (1)

2.1.1 ANSYS简介 (1)

2.1.2 ANSYS主要的应用的领域 (1)

2.1.3 ANSYS的主要功能 (2)

2.1.4 ANSYS提供的分析类型 (2)

2.1.5 ANSYS的操作界面 (3)

2.2 ANSYS分析步骤 (4)

2.2.1 创建有限元模型 (4)

2.2.2 施加载荷进行求解 (4)

2.2.3. 后处理 (5)

3 轴承座的实体建模 (5)

3.1 建立模型的典型步骤 (6)

3.2 轴承座建模 (6)

4 轴承座的模态分析 (11)

4.1 模态分析理论及分析过程 (11)

4.2 模态分析步骤 (11)

4.2.1指定分析标题并设臵分析范畴 (11)

4.2.2定义单元类型 (11)

4.2.3 划分网格 (12)

4.2.4 进入求解器并指定分析类型和选项 (12)

4.2.5 施加边界条件 (13)

4.2.6执行求解 (13)

4.2.7 列出固有频率 (13)

4.2.8查看模态形状 (13)

4.2.9模态分析结果 (15)

5结论 (15)

6 总结 (15)

致谢 (17)

参考文献 (18)

1 引言

随着现代机械设计要求的日益提高，将有限元法运用于机械设计和机械运动分析成为必然的趋势，主要体现在：传统机械设计耗费工时，设计周期长，产品成本较高。传统机械设计是在有限的几个方案中比较或者选择一个比较优秀的方案进行设计的，这就使得设计具有一定的盲目性。将有限元法运用到机械设计去，可以优化零件形状，降低消耗和成本，提高产品的质量和性能。最为重要的有限元法大大缩减了设计周期，减少了试件的制作。有限元法在产品设计和研究中显示出无比的优越性，使其成为企业在市场竞争中的有利工具，已经越来越受到工程技术人员的重视。

目前工程中以广泛使用计算机辅助工程软件（CAE），商业化的CAE软件技术种类有很多，其中包括有限元法(FEM,即Finite Element Method),边界元法(BEM,即Boundary Element Method)，有限差法(FDM,即Finite Difference Element Method)等。每一种方法各有其应用的领域，而其中有限元法应用的领域越来越广，现已应用于结构力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等。

轴承座作为工业领域中不可或缺的配件，在汽车、航空、冶金、矿山等行业的应用越来越广泛。轴承座是装在汽轮机汽缸本体或基础上用来支撑轴承的构件。轴承座是轴承与箱体的集合体，以便于应用，这样的好处是可以有个好的配合，更方便的使用，减少了使用厂家的成本。轴承座主要是与轴承配套使用的，轴承外圈和轴承座采用过盈配合，轴承座起一定的支撑作用，以便于轴承的广泛使用。但由于长时间处于交变荷载或冲击荷载的作用下，轴承座在肋板与轴承座、轴瓦孔内缘线以及轴承座与基底相接触的地方会存在应力集中，这对于轴承座的使用非常不利，而且如果其工作频率与固有频率相等或接近时，会影响到它的使用寿命，甚至引起安全事故，因此对于其动态性能和振动的分析显得十分重要。通过ＡＮＳＹＳ软件对轴承座进行了有限元动力学模态分析，研究结果可为轴承座的动态响应计算和结构优化设计提供理论依据[2]。

2 ANSYS概述和分析步骤

2.1 概述

2.1.1 ANSYS简介

ANSYS由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。

2.1.2 ANSYS主要的应用的领域