鋼板下料在名稱(chēng)Name欄內(nèi)輸入Set-B

　�、� 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 摘要 ：軸承座在機(jī)械生產(chǎn)中是很常見(jiàn)的，在各類(lèi)機(jī)器、機(jī)構(gòu)中都不會(huì)缺少它的身影。在本次設(shè)計(jì)中，選擇安裝在滾珠絲杠兩端安裝的軸承座為研究對(duì)象，軸承座的所受到的力主要分布在軸承孔上，除此之外在軸承孔的下半部分有徑向壓力載荷力。長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷會(huì)使軸承座發(fā)生形變，甚至損壞為了提高結(jié)構(gòu)的整體性能，需要研究軸承座的結(jié)構(gòu)。 本次設(shè)計(jì)通過(guò)使用 ABAQUS 軟件的有限元分析功能，運(yùn)用 ABAQUS 軟件對(duì)軸承座進(jìn)行線性靜態(tài)分析的方法，通過(guò)軟件有限元分析輸出的結(jié)果，觀察應(yīng)力云圖。在對(duì)軸承座的受力分析和對(duì)有限元分析出的結(jié)果的基礎(chǔ)上，找出軸承座的...

　�、� 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 摘要 ：軸承座在機(jī)械生產(chǎn)中是很常見(jiàn)的，在各類(lèi)機(jī)器、機(jī)構(gòu)中都不會(huì)缺少它的身影。在本次設(shè)計(jì)中，選擇安裝在滾珠絲杠兩端安裝的軸承座為研究對(duì)象，軸承座的所受到的力主要分布在軸承孔上，除此之外在軸承孔的下半部分有徑向壓力載荷力。長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷會(huì)使軸承座發(fā)生形變，甚至損壞為了提高結(jié)構(gòu)的整體性能，需要研究軸承座的結(jié)構(gòu)。 本次設(shè)計(jì)通過(guò)使用 ABAQUS 軟件的有限元分析功能，運(yùn)用 ABAQUS 軟件對(duì)軸承座進(jìn)行線性靜態(tài)分析的方法，通過(guò)軟件有限元分析輸出的結(jié)果，觀察應(yīng)力云圖。在對(duì)軸承座的受力分析和對(duì)有限元分析出的結(jié)果的基礎(chǔ)上，找出軸承座的薄弱地方，適當(dāng)改變軸承座的結(jié)構(gòu)，找出至少兩種不同的優(yōu)化方法，并對(duì)優(yōu)化后結(jié)構(gòu)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，選出較好的軸承座的優(yōu)化方式。 關(guān)鍵字：軸承座 ； 靜態(tài) 分析 ； 有限元 ； ABAQUS 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 II Structural Analysis and Optimization of Bearing Seats Abstract ： Bearing housing is very common in mechanical production, in all kinds of machines, institutions will not lack of it. In this design, the bearing seats installed at both ends of the ball screw are selected as the research object, and the forces exerted on the bearing seats are mainly distributed on the bearing holes, besides, there are radial pressure loads borne by the lower half of the bearing holes. Long time load will deform the bearing block, even damage it. in order to improve the overall performance of the structure, it is necessary to study the structure of the bearing block. This design uses the finite element analysis function of ABAQUS software, and uses ABAQUS software to carry out linear static analysis on the bearing seat, and observes the stress nephogram through the output results of finite element analysis of software. On the basis of the stress analysis of the bearing seat and the results of finite element analysis, find out the weak points of the bearing seat, change the structure of the bearing seat appropriately, find out at least two different optimization methods, and compare and analyze the data obtained from the optimized structure, and choose a better optimization way of the bearing seat. Keywords: bearing ；static analysis ；finite element ；ABAQUS 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） III 目 錄 摘要 ................................ ................................ I I ABSTRACT ................................ ........................... II 第 第 1 1 章 緒論 ................................ ......................... 1 1 1.1 研究本課題的目地和意義 ......................................... 1 1.2 國(guó)內(nèi)外的軸承座發(fā)展現(xiàn)狀 ......................................... 1 第 第 2 2 章 軸承座的選擇及結(jié)構(gòu)分析 ................................ ....... 3 3 2.1 軸承座的選擇 ................................................... 3 2.2 軸承座的型號(hào)及參數(shù) ............................................. 3 2.3 軸承座的受力分析 ............................................... 3 2.4 有限元單元法與 ABAQUS 簡(jiǎn)介 ...................................... 5 2.4.1 有限單元法 ................................................. 5 2.4.2 ABAQUS 簡(jiǎn)介 ................................................ 6 2.5 SOLIDWORKS 建模 ................................................ 6 2.6 ABAQUS 的使用 ................................................. 12 2.6.1 ABAQUS 使用環(huán)境 ........................................... 12 2.6.2 ABAQUS/CAE 功能模塊 ....................................... 13 2.7 ABAQUS 靜態(tài)分析 ............................................... 13 2.7.1 問(wèn)題描述 .................................................. 14 2.7.2 創(chuàng)建模型 .................................................. 14 2.7.3 屬性設(shè)置 .................................................. 15 2.7.4 裝配 ...................................................... 15 2.7.5 設(shè)置分析步與輸出請(qǐng)求 ...................................... 16 2.7.6 定義載荷與邊界條件 ........................................ 16 2.7.7 劃分網(wǎng)格 .................................................. 19 2.7.8 運(yùn)行分析 .................................................. 21 2.7.9 后處理 .................................................... 22 第 第 3 3 章 軸承座的優(yōu)化及結(jié)構(gòu)分析 ................................ ...... 25 3.1 加“加強(qiáng)筋” .................................................. 25 3.1.1 填加“加強(qiáng)筋” ............................................ 25 3.1.2 優(yōu)化后的軸承座分析 ........................................ 26 3.2 凸臺(tái)之間的“支撐條” .......................................... 27 3.2.1 軸承座底座上面加“支撐條” ................................ 27 3.2.2 優(yōu)化后的軸承座分析 ........................................ 28 3.3 結(jié)果分析與比較 ................................................ 29 3.3.1 與原軸承座的對(duì)比 .......................................... 29 3.3.2 兩種優(yōu)化方式結(jié)果的比較 .................................... 31 第 第 4 4 章 總 結(jié) ................................ ........................ 33 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 IV 參考文獻(xiàn) ................................ ........................... 35 致 謝 ................................ .............................. 37 附錄 A 英文文獻(xiàn)翻譯 ................................ ................ 39 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 第 第 1 章 緒論 1 1 .1 研究本課題的目地和意義 一直以來(lái)，人類(lèi)文明不斷進(jìn)步，工具的發(fā)展也從沒(méi)有停下過(guò)前進(jìn)的腳步。尤其是進(jìn)入 20 世紀(jì)以后,現(xiàn)代制造技術(shù)有了翻天覆地的變化，工藝自動(dòng)化的發(fā)展也是一日千里。軸承座的應(yīng)用廣泛，在各種加工設(shè)里來(lái)說(shuō)是極其普遍的存在。從軸承座的作用來(lái)看，其主要是為軸承服務(wù)的，以固定自身方式來(lái)支撐軸承，以維持軸承運(yùn)動(dòng)。目前常見(jiàn)的設(shè)里用的軸承座已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化, 一般在需要使用軸承及軸承座時(shí)只要直接取用就可以, 但在很多場(chǎng)合, 因?yàn)閷?duì)軸承座有著不同的作用, 會(huì)需要非標(biāo)軸承座, 對(duì)于軸承座生產(chǎn)家, 就是要盡力降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品的質(zhì)量。因此要對(duì)機(jī)械制造和工藝優(yōu)化等有必學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)要，而且學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)等多方面的新知識(shí)、新技術(shù)，運(yùn)用全新的觀點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)重新優(yōu)化組合。 在本次軸承座的設(shè)計(jì)中主要針對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，使用 ABAQUS 軟件進(jìn)行仿真和分析。在對(duì)原來(lái)軸承座受力分析的基礎(chǔ)上，提出優(yōu)化方案并對(duì)方形軸承座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，終觀察應(yīng)力云圖得出結(jié)論，驗(yàn)證模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性及安全性。 1. 2 國(guó)內(nèi)外的軸承座發(fā)展現(xiàn)狀 軸承作為標(biāo)準(zhǔn)件，是全球互換產(chǎn)品，而軸承座作為軸承的親密伙伴，與其息息相關(guān)，在整個(gè)軸系中都有著舉足輕重的地位。軸承座一般位于軸的兩端，起到的主要作用是支撐和固定軸承，使軸承及其連接部件之間具有一定的位置關(guān)系。另外，軸承座一般都帶有密封裝置，從而可以起到減少軸承的污染的作用。經(jīng)過(guò)許多年的發(fā)展，軸承產(chǎn)業(yè)在我國(guó)規(guī)模也越來(lái)越大。盡管目前我國(guó)軸承行業(yè)的發(fā)展規(guī)模已經(jīng)很龐大，但絕大部分都是體現(xiàn)在低端水平，尤其高端軸承的制造領(lǐng)域，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在巨大的鴻溝。就目前來(lái)看，我國(guó)雖然可以算得上是軸承大國(guó)，但距離軸承強(qiáng)國(guó)還是很遠(yuǎn)。人們對(duì)中國(guó)軸承企業(yè)的印象是：總體規(guī)模大、企業(yè)多、價(jià)格低、質(zhì)量一般、行業(yè)的生產(chǎn)主要集中低度、極其缺少高端產(chǎn)品軸承的研發(fā)能力、軸承行業(yè)制造技術(shù)水平太低等。1997 年世界軸承總產(chǎn)量超過(guò) 100 億套，而其中光是北美等發(fā)達(dá)國(guó)家就占了世界軸承產(chǎn)量的 78%，美國(guó)、日本、德國(guó)這 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 2 三個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家早已創(chuàng)建了世界三大軸承市場(chǎng)。軸承的基本技術(shù)標(biāo)志也早就成為了高轉(zhuǎn)速、長(zhǎng)壽命、高可靠性、精度高、標(biāo)準(zhǔn)化、單元化。而且在軸承基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)步方面、通用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)改進(jìn)層次方面、以及專(zhuān)用軸承單元化等方面成效極為有限。而軸承座與軸承是永遠(yuǎn)沒(méi)法分開(kāi)，一直都是息息相關(guān),現(xiàn)如今常用軸承座已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，也在隨著軸承的發(fā)展在不斷的在進(jìn)步。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 第 第 2 章 軸承座的選擇及結(jié)構(gòu)分析 2 2 .1 軸承座的選擇 UCF軸承可以用于換熱器, 污水處理設(shè), 變頻泵, 電動(dòng)焊機(jī), 工作臺(tái),電鍍?cè)O(shè),上光機(jī),橡膠成型機(jī), 制丸機(jī), 塑料壓延機(jī), 農(nóng)機(jī)配件等機(jī)械設(shè)中。 本次設(shè)計(jì)選用的軸承座是安裝在臥式車(chē)床絲杠倆端的軸承座，絲杠的作用是帶動(dòng)大拖板來(lái)做縱向移動(dòng)，以此用來(lái)車(chē)削螺紋。常用的滾珠絲杠是精密機(jī)械上的傳動(dòng)元件，它重要的功能就是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫�性運(yùn)動(dòng)，也可以將扭矩轉(zhuǎn)換成軸向作用力。絲杠具有很小的摩擦阻力，絲杠是車(chē)床中主要精密件之一，因此不會(huì)使用絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給，方便長(zhǎng)期保持絲杠的精度。 方形軸承座一般安裝都是在車(chē)床絲杠兩端的側(cè)壁上的，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方式也很方便。端蓋屬于應(yīng)用很廣的機(jī)械零件，同時(shí)也是軸承座的主要零件之一。 端蓋有著控制軸承外圈的軸向和軸承在工作過(guò)程中的防塵和密封的作用。 2 2 .2 軸承座的型號(hào)及參數(shù) 型號(hào) UCF205 類(lèi)型 方形軸承座 適用軸承 外球面球軸承 材質(zhì) 鋼 軸承座總長(zhǎng) 95mm 兩孔距 64mm 固定孔 12mm 軸徑 25mm 2 2 .3 軸承座的受力分析 軸承在當(dāng)代所有的機(jī)械設(shè)中可以算得上是重要零部件之一，它的主要的功能是就是支撐旋轉(zhuǎn)體，還可以保證回轉(zhuǎn)精度。因此軸承座對(duì)于軸承的支持和保護(hù)作用就顯得尤其重要，而軸承座會(huì)因?yàn)檩S承的轉(zhuǎn)動(dòng)而受到一定的力，本設(shè)計(jì)來(lái)分析軸承座的受力情況。軸承通過(guò)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，而軸承與軸承座 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 4 共同作用在一點(diǎn)，又是過(guò)硬配合，所以以絲杠的受力情況為例，來(lái)分析運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力情況。 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用伺服電機(jī)拖動(dòng)來(lái)使絲杠旋轉(zhuǎn),軸承座及軸承安裝在絲杠兩端，用來(lái)固定絲杠。作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，直線運(yùn)動(dòng)會(huì)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化而成,并且通過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)絲杠的螺母來(lái)給絲杠提供加載力。原理圖如下圖 2.1 所示。 圖 2.1 外力加載原理圖 1 伺服電機(jī) 2 頭架部件 3 加載絲杠 4 加載工作臺(tái) 5 被測(cè)工作臺(tái) 6 被測(cè)絲杠尾架支撐部件 7 加載絲杠尾架支撐部件 8 電渦流制動(dòng)器阻尼組件 9 加載絲杠 10 被測(cè)絲杠 11 床身 通過(guò)絲杠將力施加在絲杠的螺母上的外力加載方式,在 F 推動(dòng)下螺母向前運(yùn)動(dòng)時(shí),螺母會(huì)受到關(guān)注載荷 F，如下圖 2.2 所示。 圖 2.2 工作載荷 F 推動(dòng)運(yùn)動(dòng)示意圖 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 (1) 在沒(méi)有加載之前,兩個(gè)螺母都只受F 𝑃 的作用,產(chǎn)生軸向彈性變形量 F𝑃 ; (2) 當(dāng)給螺母 2 施加軸向工作載荷 F 后,螺母 1 在工作載荷 F 的作用下,增加彈性變形量 𝐹 ,減少軸向變形量 𝐹 ,螺母 1 總變形量以及總軸向力分別為: 1 = 𝐹 + F𝑃 𝐹 1 = 𝐹 + F 𝑃 𝐹 螺母 2 總變形量和總的軸向力分別為: 2 = F𝑃 𝐹 𝐹 2 = F 𝑃 𝐹 𝐹 𝐹 螺母 2 產(chǎn)生的彈性恢復(fù)力 F軸向工作載荷 F 𝑃 預(yù)緊力 (3) 彈性變形量會(huì)在工作載荷F增大后 ,當(dāng)軸向力為0時(shí)消失,但是螺母與滾珠一直會(huì)處于接觸的狀態(tài)。 軸承座安裝在絲杠兩端，并有四個(gè)固定螺釘固定在車(chē)床側(cè)壁上，在絲杠不運(yùn)動(dòng)時(shí)，軸承座受到絲杠平臺(tái)通過(guò)軸承傳遞給軸承座的重力，以及自身的重力。在絲杠運(yùn)動(dòng)時(shí)，絲杠上的刀架會(huì)工作消耗一部分的力，此時(shí)軸承座除了受到自身的重力以外，還會(huì)受到由絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)的不定向力。其中不定向力包括徑向和軸向的力，其中，軸向力中有著軸向推力和軸向拉力。此外，軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)消耗一部分的力，同時(shí)還存在著扭矩，這些力終會(huì)作用在軸承座上，通過(guò)軸承座的承受，使得整體保持平衡。 2.4 有限元單元法與 S ABAQUS 簡(jiǎn)介 2.4.1 有限單元法 有限單元法，基礎(chǔ)是變分原理和加權(quán)余量法，使用有限單元法時(shí)，就是將計(jì)算域分為有限不重疊的單元來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算。有限元法的根本思想： 首先，將物體分散為有限不重疊但是可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)相互連接的子域。后，在原基礎(chǔ)等效上的條件下，此過(guò)程稱(chēng)為離散化。在劃分的單元中，選擇簡(jiǎn)單的變微分原理，建立有限元方程，將微分方程轉(zhuǎn)化為方程組，后就可以借用計(jì)算機(jī)解答方程組，終得 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 6 到近似解。 2.4.2 ABAQUS 簡(jiǎn)介 (1)ABAQUS ABAQUS 是一種大型的結(jié)構(gòu)和分析的有限元素法軟件。它專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，說(shuō)明書(shū)中運(yùn)用的案例都是一些適合基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的實(shí)例。用戶(hù)可以通過(guò)建立模型輕松的解決一些很復(fù)雜的問(wèn)題，基本的步驟就是可以先對(duì)部件先進(jìn)行定義，再提供荷載和邊界條件就可以對(duì)模型進(jìn)行分析，ABAQUS 仿真軟件還可以通過(guò)調(diào)節(jié)荷載增量步來(lái)提高分析結(jié)果的精度。 (2) ABAQUS 提供的分析類(lèi)型 靜態(tài)應(yīng)力/位移分析 ：包括線性，材料和幾何非線性，以及結(jié)構(gòu)斷裂分析等。 動(dòng)態(tài)分析粘彈性/粘塑性響應(yīng)分析：粘塑性材料結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析。 熱傳導(dǎo)分析 ：傳導(dǎo)，輻射和對(duì)流的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)分析。 非線性動(dòng)態(tài)應(yīng)力/位移分析：可以模擬各種隨時(shí)間變化的大位移、接觸分析等。 疲勞分析 ：根據(jù)結(jié)構(gòu)和材料的受載情況統(tǒng)計(jì)進(jìn)行生存力分析和疲勞壽命預(yù)估。 設(shè)計(jì)靈敏度分析：對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析并據(jù)此進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 (3) ABAQUS 分析步驟 ABAQUS 有限元分析過(guò)程的組成：前處理、分析計(jì)算、后處理。 1)前處理（ABAQUS/CAE） ABAQUS 的前處理過(guò)程也叫建模階段，建立與實(shí)際形狀一樣的模型來(lái)進(jìn)行分析。首先要輸入模型的尺寸，在對(duì)材料屬性進(jìn)行定義，接著定義荷載與邊界條件，后還要對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。模型建好后，CAE 能夠生成輸入文件，信息會(huì)通過(guò) Job 模塊提交并進(jìn)行分析。 2)分析計(jì)算（ABAQUS/Standard） 計(jì)算階段是完成有限元相關(guān)數(shù)值的計(jì)算，一般會(huì)用顯式分析求解器來(lái)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)束后，會(huì)將結(jié)果通過(guò)文件方式進(jìn)行保存，方便進(jìn)行后處理。 3)后處理（ABAQUS/CAE） 后處理階段的主要任務(wù)就是處理計(jì)算結(jié)果，通過(guò)顯示的方式得到直觀的應(yīng)力云圖。 2.5 SS OLIDWORKS 建模 打開(kāi) solidworks 后，新建完成后開(kāi)始建模。 通過(guò)凸臺(tái)拉伸命令將草繪視圖拉伸出來(lái)，如下圖 2.3 軸承座底座拉伸圖所示。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 圖 2.3 底座視圖 通過(guò)凸臺(tái)拉伸命令將草繪視圖拉伸出來(lái)，拉伸出軸承座上凸臺(tái)，如下圖 2.4 所示。 圖 2.4 軸承座上凸臺(tái) 通過(guò)凸臺(tái)拉伸命令將草繪視圖拉伸出來(lái)，拉伸出軸承座上凸臺(tái)，如下圖 2.5 所示。 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 8 圖 2.5 上凸臺(tái)拉伸 通過(guò)拉伸切除命令將草繪視圖拉伸出來(lái)，將軸承座軸承孔切除出來(lái)，軸承座底座加強(qiáng)筋草繪視圖，如下圖 2.6 所示。 圖 2.6 軸承座底座加強(qiáng)筋 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 圖 2.7 拉伸切除中間固定孔 通過(guò)陣列將軸承座底座加強(qiáng)筋與固定孔繪制出來(lái)。如下圖 2.8 所示。 圖 2.8 四個(gè)安裝孔的繪制 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 10 通過(guò)倒圓角命令，將軸承座底座倒圓角，結(jié)果如下圖 2.9 所示。 圖 2.9 倒圓角 通過(guò)旋轉(zhuǎn)命令，將軸承座邊緣弧度旋轉(zhuǎn)出來(lái)，結(jié)果如下圖 2.10 所示。 圖 2.10 軸承座邊緣弧 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 圖 2.11 軸承座 為了方便分析軸承座的情況，再建立一個(gè)軸承和軸，用來(lái)研究工作是軸承座的情況。如下圖 2.12 所示。 圖 2.12 用的軸承模型 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 12 圖 2.13 用的軸模型 S 2.6 ABAQUS 的使用 2.6.1 ABAQUS 使用環(huán)境 ABAQUS 有完整的運(yùn)行環(huán)境，其中 ABAQUS/CAE 就是實(shí)用的，在生成 ABAQUS模型、提交作業(yè)以及評(píng)估 ABAQUS 運(yùn)行結(jié)果的時(shí)候，提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的界面。 （1）啟動(dòng) ABAQUS/CAE 啟動(dòng) ABAQUS/CAE 程序之后，出現(xiàn)登錄頁(yè)面。 創(chuàng) 建 模 型 : 開(kāi) 始 新 的 分 析 過(guò) 程 。 用 戶(hù) 可 根 據(jù) 自 己 的 問(wèn) 題 建 立Standard/Explicit 模型 打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù):打開(kāi)之前存儲(chǔ)的模型。 運(yùn)行腳本:運(yùn)行文件。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 (2) ABAQUS 的主窗口 圖 2.14 展現(xiàn)了主窗口的組成部分,用戶(hù)可以經(jīng)由主窗口與 ABAOUS/CAE交互。 圖 2.14 主窗口的各個(gè)組成部分 2.6.2 ABAQUS/CAE 功能模塊 ABAQUS/CAE 由部件模塊、特性模塊、裝配模塊、分析步模塊、相互作用模塊、載荷模塊、網(wǎng)格模塊、分析作業(yè)模塊、后處理模塊、繪圖模塊這十個(gè)功能模塊組成。 S 2.7 ABAQUS 靜態(tài)分析 靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析是在載荷不變的作用下分析結(jié)構(gòu)的效應(yīng)的方法，它不考慮結(jié)構(gòu)隨著時(shí)間的變化載荷的情況。所有的載荷被設(shè)置為慢慢運(yùn)用，直到終達(dá)到完全量值是停止。而在達(dá)到完全量值后，受到的載荷大少保持不變（不會(huì)隨著時(shí)間變化而改變）。由于運(yùn)用是設(shè)置的加速度和速度都非常小，甚至可忽略不計(jì)，因此在這種假設(shè)下回忽略慣性力和阻尼力。靜態(tài)分析主要是計(jì)算在載荷的作用下的軸承座的位移、應(yīng)變和應(yīng)力。 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 14 2.7.1 問(wèn)題描述 如圖 2.15 所示的方形軸承座，材料為鋼，采用國(guó)際單位制: 力(牛頓,N)、應(yīng)力(兆帕,MPa)、長(zhǎng)度(毫米,mm)，泊松比為 0.3。軸承座 UCF205 通過(guò)四個(gè)安裝孔進(jìn)行固定，軸承設(shè)置為顯示體約束,選用靜態(tài)分析步,來(lái)分析軸承座在絲杠運(yùn)動(dòng)時(shí)的應(yīng)力和位移狀態(tài)。 圖 2.15 方形軸承座 UCF205 2.7.2 創(chuàng)建模型 選擇文件中保存的軸承座三維模型，打開(kāi)如圖 2.16。 圖 2.16 軸承座的模型 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 2.7.3 屬性設(shè)置 (1)單擊 按鈕,重新建立一個(gè)材料,并定義為“Material-1”。選擇材料行為中的“彈性”。 (2)單擊 按鈕,彈出 “創(chuàng)建截面”對(duì)話框。輸入截面名稱(chēng)后 ,出現(xiàn)所顯示的“編輯截面”對(duì)線）在“編輯截面”對(duì)話框中選擇所包含的材料類(lèi)型,完成截面的定義。 （4）在完成截面的定義后，點(diǎn)擊 按鈕，來(lái)為模型指派截面。在視圖區(qū)中拾取要指派的對(duì)象,完成拾取后,完成截面指派,以軸承座為例,部件應(yīng)變?yōu)閳D 2.17所示狀態(tài)。 圖 2.17 完成軸承座截面指派 2.7.4 裝配 （1）進(jìn)入裝配模塊后,單擊 按鈕,選擇“New-1”，選擇“非獨(dú)里”,完成了軸承座的實(shí)例化，如圖 2.18 所示。 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 16 圖 2.18 軸承座實(shí)例化 (2)參照上述介紹,完成軸瓦與軸的實(shí)例化,并定義位置關(guān)系，完成軸承座與軸瓦，軸瓦與軸的同軸約束。 2.7.5 設(shè)置分析步與輸出請(qǐng)求 （1）定義分析步 1)選擇分析步模塊 ,分析步類(lèi)型選擇“靜力,通用”。 2)在“編輯分析步”對(duì)話框中選擇默認(rèn)設(shè)置,完成分析步的定義。 （2）設(shè)置輸出變量 1)單擊 ,在 “編輯場(chǎng)輸出請(qǐng)求”對(duì)話框中可以看到 ABAQUS/CAE 已經(jīng)自動(dòng)生成了一個(gè)名為 f-output-1 的歷史輸出變量。 2)單擊“編輯”按鈕, 在彈出的“場(chǎng)輸出請(qǐng)求管理器”對(duì)話框,選擇需要輸出的變量為應(yīng)力和應(yīng)變,完成輸出變量的定義。 2.7.6 定義載荷與邊界條件 在環(huán)境欄的“模塊”(Module)施加壓力( pressure)與固定邊界條件中“載荷”(Load)功能模塊,本例需要對(duì)模型施加壓力（pressure）與固定邊界條件。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 軸承座對(duì)軸承會(huì)起到支撐作用,因此要在軸承受力地方加上徑向壓力載荷,本例為 150MPa。另外,軸承圓周上要承受軸瓦的推力載荷,該載荷也表示成壓力形式,本例為 10 MPa。 為了方便定義壓力載荷時(shí)面的選擇和以后的檢査,創(chuàng)建兩個(gè)施加壓力載荷的“表面”（surface）。在環(huán)境欄的模塊列表中選擇“部件”(Part)。因?yàn)椤拜d荷”(Load)模塊是對(duì)裝配件進(jìn)行操作,若在環(huán)境欄的“部件”(Par)列表中選擇“Base”,按住工具區(qū)中的(分割面 Fae)工具,在彈出的工具箱如 h 中選擇 2( Partition Face- Use Shortest Path Face)工具，選擇工具。 在視圖區(qū)里選擇軸承孔的圓柱面,點(diǎn)擊鼠標(biāo)滾動(dòng)鍵，再依次選擇圓柱面左側(cè)的兩個(gè)點(diǎn),該圓柱面的分割就完成了。 載荷與邊界條件的定義： 1)點(diǎn)擊“工具(Tools)表面(Surface)創(chuàng)建(Create)”命令,彈出“創(chuàng)建表面”(Create Surface)對(duì)話框后,在“名稱(chēng)”(Name)欄里輸入“surf-gravity”，繼續(xù)。 按住鍵盤(pán)上的〈Shift〉鍵后,在模型里選擇軸承孔的兩個(gè)圓柱面的下半部分,如下圖 2.19 所示。 圖 2.19 Surf-Gravity 表面 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 18 2) 再次點(diǎn)擊“工具(Tools)表面(Surface)創(chuàng)建(Create)”命令,屏幕上彈出“創(chuàng)建表本樹(shù)面”(Create Surface)對(duì)話框后,在“名稱(chēng)”欄內(nèi)輸“Surf-Push按住鍵盤(pán)上的(Shift)鍵,在視圖區(qū)選擇軸承孔的圓環(huán)面,如圖 2.20 所示。 圖 2.20 Surf-Push 表面 3)定義軸承孔圓柱面的下半部分的徑向壓力載荷。 點(diǎn)擊提示區(qū)右側(cè)的“表面”(Surface),在 “區(qū)域選擇”對(duì)話框中選擇“Surf- Gravity”,在“大小”欄內(nèi)輸入“50”,單擊“確定”按鈕。 （2）邊界條件 該軸承座通過(guò)4個(gè)安裝孔進(jìn)行固定,邊界條件為固定約東這4個(gè)安裝孔的圓柱面和基座底面 首先創(chuàng)建施加邊界條件的面。 1)選擇“工具( Tools)集(Set)創(chuàng)建( Create)”命令,彈出“創(chuàng)建集合”對(duì)話框,在“名稱(chēng)”(Name)欄內(nèi)輸入“Set-BC”。按住鍵盤(pán)上的 Shift 鍵,在視圖區(qū)選擇 4 個(gè)安裝孔的 4 個(gè)圓柱面和基座底面,如圖 2.21。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 圖 2.21 創(chuàng)建 Set-BC 集 2)在“創(chuàng)建邊界條件”對(duì)話框，在“名稱(chēng)”(Name)欄內(nèi)輸入“BC- Fixed”,在“分析步”(Step)列表內(nèi)選擇“Static”。點(diǎn)擊右側(cè)的“集”,然后在彈出的區(qū)域選擇對(duì)話框中選擇“Set-BC。 3)在彈出的“編輯邊界條件”對(duì)話框中,選擇后一項(xiàng)“完全固定”( ENCASTRE) ,完成固定邊界條件的施加單擊工具欄的品按鈕再次保存該模型。 2.7.7 劃分網(wǎng)格 在功能模塊選擇網(wǎng)格,點(diǎn)擊進(jìn)入到網(wǎng)格功能模塊后,將窗口頂部的“環(huán)境”欄里的“目標(biāo)”選項(xiàng)設(shè)置為“部件”選項(xiàng)。 單擊 “種子部件”( Seed Part)工具,會(huì)彈出“全局種子”( Global Seeds)對(duì)話框,在“近似全局尺寸”欄內(nèi)輸入“3”，表示單元尺寸大約為 3mm,后單擊“確定”按鈕完成布種，如下圖 2.22 所示。 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 20 圖 2.22 完成布種 2)單擊工具區(qū)中的“網(wǎng)格控制”,會(huì)彈出“網(wǎng)格控制屬性”對(duì)話框,由此可見(jiàn)無(wú)法對(duì)該部件劃分六面體單元。由于該模型結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,分制模型不是很麻煩,考慮將模型進(jìn)行分割,然后采用。 3)單擊工具區(qū)中的 (Partition Cell- Define Cutting Plane)工具,單擊提示區(qū)中的“三個(gè)點(diǎn)”按鈕,在視圖區(qū)中選擇基座上表面上的三個(gè)點(diǎn),單擊鼠標(biāo)中建,將該部件分割為兩個(gè)幾何元素。 在視圖區(qū)選擇上部的幾何元素 ,在視圖區(qū)中選擇支架前表面上的三個(gè)點(diǎn),將該幾何元素分割為三個(gè)幾何元素繼續(xù)選擇包含軸瓦支架的分區(qū), ,在視圖區(qū)中選擇施加推力載荷 press-push 的軸承孔圓周面上的三個(gè)點(diǎn),將該幾何元素分為兩個(gè)集合元素。 至此,軸承座的部件被分割為 5 個(gè)幾何元素, 4)單擊 按鈕, 在視圖區(qū)中框選出整個(gè)模型 ,選擇“技術(shù)”為“自底向上”。 5)單擊 按鈕, 并選擇整個(gè)軸承座模型，默認(rèn)的選擇是二次六面體減縮積分單單元(C3D20R),取消對(duì)“單元控制”( Element Controls)欄內(nèi)“縮減積分”( Reduced integration)的選擇,選擇二次六面體完全積分單元 C3D20。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 6）單擊工具區(qū)中的 （為部件劃分網(wǎng)格，Mesh Part）工具，完成網(wǎng)格劃分如圖 2.23 所示，信息區(qū)顯示單元已創(chuàng)建到部件：Base。 圖 2.23 劃分網(wǎng)格 2.7.8 運(yùn)行分析 選擇“作業(yè)”(Job)模塊。 1)創(chuàng)建分析作業(yè)。 2)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查 回到“作業(yè)管理器”,單擊“數(shù)據(jù)檢查”,提交數(shù)據(jù)檢查。數(shù)據(jù)檢查完成后,管理器中的“狀態(tài)”( Status)欄顯示為“檢查已提交”( Completed)。 3) 提交分析作業(yè) 提交分析，完成分析后,管理器中的“狀態(tài)”欄顯示為“已完成”( Completed)。 信息區(qū)顯示: 作業(yè)輸入文件 “”已提交分析。 后進(jìn)行模型的保存。 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 22 2.7.9 后處理 （1）進(jìn)入“可視化功能模塊。 選擇“選項(xiàng)(Options)顯示(Display Body Options)”命令,彈出的“顯示體”選項(xiàng)對(duì)話框。在“基本信息”(Basic)選項(xiàng)卡選擇“無(wú)”(No edges);在“其它”(Oher)選項(xiàng)卡內(nèi)選擇“半透明”(Translucency)頁(yè)面,選擇“應(yīng)用透明”(Apply translucency)復(fù)選框,調(diào)節(jié)透明-不透明(transparent-opaque)滑動(dòng)條到“0.6”。 （2）顯示應(yīng)力云圖 執(zhí)行“繪圖”“云圖”命令，視圖區(qū)會(huì)繪制出部件受載后的 Mises 應(yīng)力云圖，如下圖 2.24（a）(f)所示。 圖 2.24 Mises 應(yīng)力云圖分布 （a）彈性應(yīng)變分布（正面） （b 彈性應(yīng)變分布（內(nèi)部） 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 （c）應(yīng)力云圖分布 （d）應(yīng)力云圖分布（內(nèi)部） （e）應(yīng)力云圖分布(內(nèi)壁) （f）應(yīng)力云圖分布（底座底部） 通過(guò)觀察圖（a） （b）的彈性應(yīng)力分布圖可以看出，軸承座是安裝在側(cè)壁上的，底座底面在側(cè)壁，此時(shí)應(yīng)力集中主要表現(xiàn)在安裝下部邊緣，應(yīng)力極值為 5.81MPa,應(yīng)力體現(xiàn)在與軸承孔接觸的內(nèi)壁上，表明了在工作時(shí)是，軸承座受到的載荷力。圖（c）-(f)展示的是應(yīng)力云圖的分布，從不同的角度來(lái)觀察軸承座的受力情況。應(yīng)力極值為 2.03MPa,應(yīng)力集中在底部?jī)蓚�(gè)安裝孔的上邊緣，以及軸承座的內(nèi)壁，這些部件主要受到絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶來(lái)的軸向載荷和軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶來(lái)的部分徑向載荷，在這些力的作用下，軸承座會(huì)發(fā)生形變。因此在優(yōu)化軸承座的結(jié)構(gòu)時(shí)，需要對(duì)軸承座的安裝面的下半部分的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)，以增加軸承座的整體性及剛度。 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 24 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 第 第 3 章 軸承座的優(yōu)化及結(jié)構(gòu)分析 通過(guò)觀察軸承座的應(yīng)力云圖可以看出，在絲杠做運(yùn)動(dòng)時(shí)，軸承孔的下半部分會(huì)承受徑向壓力載荷，出現(xiàn)了應(yīng)力集中的現(xiàn)象。如果長(zhǎng)時(shí)間的工作，會(huì)使軸承座下半部分邊緣出現(xiàn)裂縫，甚至是軸承座損壞，進(jìn)而影響到軸承的工作，影響絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)。在長(zhǎng)時(shí)間的載荷壓力下，會(huì)大大的縮短軸承座的使用壽命。而且頻繁的更換軸承座，不僅增大成本，還會(huì)影響生產(chǎn)效率，從而引起一系列的問(wèn)題。針對(duì)軸承座可能出現(xiàn)的這種情況，需要通過(guò)對(duì)軸承座的結(jié)構(gòu)的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，來(lái)加強(qiáng)軸承座自身的性能。下面將根據(jù)軸承座的這種受力情況，來(lái)設(shè)計(jì)不同的優(yōu)化方案，并對(duì)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與比較。 3.1 加“加強(qiáng)筋” 3.1.1 填加“加強(qiáng)筋” 在絲杠做運(yùn)動(dòng)時(shí)，軸承孔的下半部分會(huì)承受徑向壓力載荷，因此要加強(qiáng)軸承座安裝位置的下半部分的結(jié)構(gòu)，需要對(duì)軸承座下半部分的穩(wěn)定性和強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)。因此終選擇在軸承座的下半部分加上加強(qiáng)筋，在加強(qiáng)筋的作用下，不僅可以提高軸承座自身的強(qiáng)度，還可以在一定程度上加強(qiáng)軸承座在安裝位置的穩(wěn)定性。 加強(qiáng)筋，也叫加強(qiáng)肋，加強(qiáng)筋并不一定是軸承座全部的長(zhǎng)度或高度，它主要出現(xiàn)在倆個(gè)互相垂直的面之間，來(lái)實(shí)現(xiàn)局部剛性的增強(qiáng)。 加強(qiáng)筋的作用： 1、在軸承座壁厚不加厚的條件下，加強(qiáng)筋可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)部件的強(qiáng)度和剛性，以節(jié)約材料用量，降低成本。 2、克服因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)分布所帶來(lái)的應(yīng)力不均而造成的扭曲變形。 在加了加強(qiáng)筋后的軸承座的如下圖 3.1 所示。 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 26 圖 3.1 裝有“加強(qiáng)筋”的軸承座 3.1.2 優(yōu)化后的軸承座分析 選擇裝有加強(qiáng)筋的軸承座，對(duì)進(jìn)行過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的軸承座在次進(jìn)行有限元分析，分析的步驟與之前相同。分析的結(jié)果，如下圖 3.2 所示。 （a）彈性正面應(yīng)力分布 (b) 彈性?xún)?nèi)壁應(yīng)力分布 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 （c）彈性?xún)?nèi)部應(yīng)力分布 (d) 應(yīng)力云圖分布 （e）小應(yīng)力云圖分布 （f）內(nèi)壁應(yīng)力分布云圖 圖 3.2 優(yōu)化后軸承座的應(yīng)力云圖 通過(guò)觀察云圖，可以看出軸承座的彈性應(yīng)變應(yīng)力極值為 5.31MPa,圖（d）-(f)展示的是應(yīng)變應(yīng)力云圖的分布，從不同的角度來(lái)觀察軸承座的受力情況.可以看出，應(yīng)力極值為 1.73MPa。 3.2 凸臺(tái)之間的“支撐條” 3.2.1 軸承座底座上面加“支撐條” 在絲杠做運(yùn)動(dòng)時(shí)，軸承孔的下半部分會(huì)承受徑向壓力載荷，因此要加強(qiáng)軸承座安裝位置的下半部分的結(jié)構(gòu)，需要對(duì)軸承座下半部分的穩(wěn)定性和強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)。 根據(jù)這個(gè)情況，在軸承座底座的上面加上支撐條，這個(gè)支撐條的位置位于每?jī)蓚�(gè)凸臺(tái)之間，距離定為在中間，這樣的結(jié)構(gòu)可以在軸承座受到重力以及軸向載荷的時(shí)候，為軸承座分擔(dān)一部分的力。由于軸承座是軸對(duì)稱(chēng)的形狀，所以在下半部分都受力的情況下，至少需要為軸承座底座的三個(gè)方向都加上 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 28 這樣的支撐條。而且為了軸承座的結(jié)構(gòu)的完整，在絲杠不作運(yùn)動(dòng)時(shí)軸承座的受力均勻，在四個(gè)凸臺(tái)兩兩之間都加上這樣的支撐條。 同時(shí)，從對(duì)原軸承座的分析可以看出，軸承座下半部分的邊緣也有應(yīng)力集中的現(xiàn)象，因此可以在加了支撐條的條件下，對(duì)軸承座上端口的邊緣進(jìn)行加厚，來(lái)提供更高的強(qiáng)度。從理論上來(lái)說(shuō)，支撐條和加厚的邊緣這兩種結(jié)構(gòu)的改變，會(huì)使軸承座的剛度得到不錯(cuò)的提高，但是軸承座的重量會(huì)增加，可能會(huì)影響優(yōu)化的結(jié)果。 加了支撐條的軸承座的三維模型如下圖 3.3 所示。 圖 3.3 裝“支撐條”的軸承座 3.2.2 優(yōu)化后的軸承座分析 選擇裝有支撐條的軸承座，對(duì)進(jìn)行過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的軸承座在次進(jìn)行有限元分析，分析的步驟與之前相同。分析的結(jié)果，如下圖 3.4 所示。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 29 （a）彈性正面應(yīng)力分布 （b）小應(yīng)力云圖分布 （c）內(nèi)壁應(yīng)力分布云 (d) 應(yīng)力云圖分布 圖 3.4 Mises 云圖分布 通過(guò)觀察云圖，從不同的角度來(lái)觀察軸承座的受力情況.可以看出，應(yīng)力極值為 1.98MPa。 3.3 結(jié)果分析與比較 本設(shè)計(jì)利用 ABAQUS 仿真軟件對(duì)軸承座進(jìn)行有限元分析，結(jié)構(gòu)分析是有限元分析方法中常用的，在這里運(yùn)用的是線性靜態(tài)分析。線性靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析是在載荷不變的作用下分析結(jié)構(gòu)的效應(yīng)的方法，它不考慮結(jié)構(gòu)隨著時(shí)間的變化載荷的情況。 3.3.1 與原軸承座的對(duì)比 軸承座安裝在絲杠兩端，并有四個(gè)固定螺釘固定在車(chē)床側(cè)壁上，不考慮隨著絲杠的工作和軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)引起的位移情況，只考慮軸承座的受力。通過(guò) ABAQUS的分析，軸承座的應(yīng)力集中點(diǎn)可以用云圖來(lái)顯示出來(lái)，通過(guò)觀察云圖，可以很清 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 30 楚了解軸承座的受力情況。 原軸承座的分析數(shù)據(jù)如下圖 3.5 所示。 圖 3.5 Principal 與 Mises 數(shù)據(jù)圖 優(yōu)化后軸承座的分析數(shù)據(jù)如下圖 3.6 所示。 圖 3.6 優(yōu)化后軸承座的 Principal 與 Mises 數(shù)據(jù)圖 對(duì)比優(yōu)化前與加了加強(qiáng)筋的軸承座的 Principal 與 Mises 數(shù)據(jù)，可以看出， 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 31 軸承座的主應(yīng)力由 5.81MPa 降低到了 5.31MPa,而等效應(yīng)力由 2.03 MPa 降低到了 1.73 MPa。由此可見(jiàn)，在軸承座加了加強(qiáng)筋后，軸承座的下半部分的應(yīng)力集中現(xiàn)象有了一定程度的緩解，這樣軸承座受到的載荷也會(huì)降低，同時(shí)也使得軸承座的穩(wěn)定性比優(yōu)化前有了提高。加強(qiáng)筋的作用就是在不加大軸承座的厚度的條件下，提高軸承座的強(qiáng)度和剛性，提高穩(wěn)定性，使軸承座的變形變的更小。 對(duì)比加了支撐條的軸承座，可以看出，軸承座的應(yīng)力集中區(qū)域顏色明顯減了，受到的應(yīng)力在支撐條的作用下，被分散在整個(gè)下部，對(duì)軸承座的整體穩(wěn)定性有一定的作用。而且加了支撐條后，使的四個(gè)安裝孔的邊緣的應(yīng)力集中現(xiàn)象與減少了，邊緣加厚使得軸承座結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。 3.3.2 兩種優(yōu)化方式結(jié)果的比較 從總體來(lái)說(shuō)，兩種優(yōu)化方式都實(shí)現(xiàn)了對(duì)軸承座的優(yōu)化，通過(guò)改變結(jié)構(gòu)來(lái)改變軸承座的受力情況，但是也有各自的缺陷。通過(guò)觀察優(yōu)化后的分析得出的應(yīng)力云圖，以及從兩種優(yōu)化方式的方式來(lái)比較。 從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，裝填加強(qiáng)筋的方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，而且由于體積小，不會(huì)對(duì)原來(lái)軸承座的質(zhì)量改變太多，但是加支撐條的優(yōu)化方式，會(huì)使軸承座的重量增加，從而使受力增加，而且也增大了軸承座加工的難度；從優(yōu)化結(jié)果來(lái)看，兩種優(yōu)化方式都可以實(shí)現(xiàn)使軸承座的受力減少，但通過(guò)后的分析數(shù)據(jù)可以看出，種優(yōu)化方式顯然更勝一籌。添加支撐條的方法太過(guò)于注重分散軸承座的受力，導(dǎo)致造成軸承座質(zhì)量改變太大，結(jié)構(gòu)改變太過(guò)復(fù)雜，不適合廣泛使用。而加加強(qiáng)筋的方式，由于方法簡(jiǎn)單，且在幾乎不改變重量的情況下，就可以達(dá)到優(yōu)化的目的，所以這種加加強(qiáng)筋的優(yōu)化方式更好。 現(xiàn)在工業(yè)還在飛速發(fā)展的時(shí)代，對(duì)各種能源和資源的消耗是難以量計(jì)的，在開(kāi)始推出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的路線后，一切都在向高質(zhì)量、低消耗的方向前進(jìn)。因此，對(duì)于一些東西的優(yōu)化就顯得很重要了，在優(yōu)化后，不僅可以提高其使用價(jià)值，提高生產(chǎn)效率，還可以延長(zhǎng)使用壽命，減少資源消耗，對(duì)于持續(xù)發(fā)展意義重大。 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 32 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 33 第 第 4 章 總結(jié) 通過(guò)本次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)，我對(duì) ABAQUS 仿真軟件有了更深入的了解，學(xué)會(huì)了利用這個(gè)功能強(qiáng)大的軟件分析一些基礎(chǔ)的零件。本設(shè)計(jì)使我能夠?qū)⒗碚撆c分析相結(jié)合，在很多方面體驗(yàn)更多的理論知識(shí)。在我畢業(yè)設(shè)計(jì)老師的指導(dǎo)和幫助下，很大的提升了我的工作效率，增強(qiáng)了自主思考和獨(dú)立動(dòng)手解決問(wèn)題的能力，更加培養(yǎng)了我的實(shí)踐能力。 從畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題準(zhǔn)階段開(kāi)始，我就有意識(shí)地鍛煉自己獨(dú)立思考，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。遇到問(wèn)題自己先想辦法解決，把自己經(jīng)過(guò)努力還不能解決的疑難問(wèn)題匯總再請(qǐng)教老師或同學(xué)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了獲得設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)與相關(guān)知識(shí)之外，我還學(xué)到了很多其他的知識(shí)。更重要的是鍛煉自學(xué)能力和運(yùn)用參考書(shū)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。我相信這些能力會(huì)使我在我未來(lái)的工作和生活中起到至關(guān)重要的作用，使我一生受益匪淺。 我覺(jué)得本次設(shè)計(jì)不僅僅是一次大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的匯總，還是一次我們邁向社會(huì)，邁向人生下一階段的過(guò)渡事件，他讓我們?cè)谧约簞?dòng)手解決問(wèn)題的同時(shí)，更加加深了我們對(duì)我們本行業(yè)的認(rèn)知，這對(duì)我們今后的職業(yè)規(guī)劃，人生選擇都有這深遠(yuǎn)的影響。 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 34 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 35 參考文獻(xiàn) [1]王勖成,邵敏.有限單元法基本原理和數(shù)值方法[M].北京:清華大學(xué)出版社,1997 [2]石亦平,周玉蓉著,ABAQUS 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2007(01) [17]王鑫,麥云飛.有限元分析中單元類(lèi)型的選擇[J].機(jī)械研究與應(yīng)用.2009(06) 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 36 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 37 致 致 謝 時(shí)光如梭，轉(zhuǎn)眼間四年大學(xué)生活即將結(jié)束，首先感謝學(xué)校給我們提供的各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)，其次感謝我的指導(dǎo)老師，本次設(shè)計(jì)從選題到完成，背后都有很多老師的付出，每一步都是在恩師的悉心指導(dǎo)下完成的，不管何時(shí)，只要是我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到問(wèn)題，只要聯(lián)系老師，她都會(huì)及時(shí)的幫我分析問(wèn)題，并引導(dǎo)我怎樣去解決問(wèn)題，此次設(shè)計(jì)傾注了老師大量的心血，導(dǎo)師對(duì)我的關(guān)懷和幫助使我在感激之余又心有不安，在今后，我將更加努力，不辜負(fù)恩師的厚望，也要感謝各位機(jī)械專(zhuān)業(yè)的老師無(wú)私的奉獻(xiàn)和耐心的指導(dǎo)，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、果斷干練的作風(fēng)和無(wú)私的奉獻(xiàn)永遠(yuǎn)值得我學(xué)習(xí)和效仿。不僅讓我在大學(xué)里學(xué)到了很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)并能應(yīng)用到以后的工作之中，還教會(huì)了我很多為人處世的道理，真的很感謝四年來(lái)一直陪著我們老師們。 時(shí)光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)季，離校日期已日趨漸進(jìn)，畢業(yè)論文的完成也隨之進(jìn)入了尾聲，在這里也要感謝我的父母對(duì)我的支持和認(rèn)可，謝謝你們對(duì)我無(wú)私的付出；感謝我的同學(xué)朋友，謝謝你們?cè)谶@大學(xué)四年來(lái)對(duì)我的幫助、支持，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！再次向機(jī)械與材料工程學(xué)院所有老師表示衷心的感謝，謝謝你們四年來(lái)對(duì)我的辛勤栽培，謝謝你們?cè)诮虒W(xué)的同時(shí)更多的是傳授為人處世道理，謝謝四年里面你們孜孜不倦的教誨！ 四年寒窗，我們所收獲的豐厚的知識(shí)，更重要的是在生活、實(shí)踐中所培養(yǎng)的思維方式、處事態(tài)度以及表達(dá)能力。 很慶幸來(lái)到西安文理學(xué)院，更加慶幸這四年來(lái)我遇到了如此多的良師益友，無(wú)論在學(xué)習(xí)上、生活上，都給予了我無(wú)私的幫助和熱心的照顧，讓我在一個(gè)充滿(mǎn)溫馨而又舒適的環(huán)境中度過(guò)四年的大學(xué)生活。感恩之情難以言表，謹(jǐn)以樸實(shí)的話語(yǔ)致以崇高的敬意，老師你們辛苦了!謝謝你們！ 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 38 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 39 附錄 A 英文文獻(xiàn)翻譯 Numerical Simulation of Linear Friction Welding Based on ABAQUS Environment: Challenges and Perspectives Wenya Li, Feifan Wang, Shanxiang Shi, and Tiejun Ma (Submitted April 10, 2012; in revised form July 5, 2013; published online November 14, 2013) In order to investigate the complicated thermomechanically coupled process of linear friction welding (LFW), three different numerical methods were developed using the ABAQUS software. LFW steel and Ti-6Al-4V were calculated by using a 2D model with the explicit and implicit methods, respectively, and the calculated results were validated by experiments. In addition, a 3D model for LFW Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo- 4Cr was fi rstly acquired by using the newly developed explicit-implicit alternate method and the calculated fl ash seemed more like the real one. Furthermore, a few open questions and perspectives in LFW modeling are discussed and concluded. Keywords ： ： linear friction welding, map solution, numerical simulation, thermos mechanically coupled model 1. Introduction Linear friction welding (LFW) is a solid state welding process, in which the workpieces are joined together with the help of the normal pressure and the frictional heat generated from the linear reciprocating movement of one component relative to the other under certain amplitude and frequency of oscillation. Compared to other welding techniques, LFW has four distinct phases (Ref 1) which include the initial phase, transition phase, equilibrium phase, and deceleration (or forging) phase. LFW has been applied to non-round or complex geometry components, such as aircraft engine blades to discs (blisks). However, as a relatively new, with very few research centers equipped for it worldwide but promising welding technique, LFW still requires further investigation. These studies may be diff i cult to study merely by experiments, as for example, the complex and dynamic thermos mechanically coupled process directly inf l uences the plastic fl ow of metal and the metallurgical behavior of joint during the welding process. With the development of numerical techniques that can use the computer technology available today, the fi nite element method has become a powerful and reliable tool for the prediction of temperature and stress fi elds within the welded parts. In this context, the fi nite element method was used to model the LFW process in association with experiments. Vairis and Frost (Ref 2) established a numerical model taking the nonlinear material behavior and complex boundary condi- tions into account. Additionally, they analyzed the thermome-chanically coupled relationship and obtained the temperature rise of the initial stage of LFW. Tao et al. (Ref 3) studied the heating and cooling processes of LFW Ti-6Al-4V (Ti64) through 軸承座的結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化 40 a thermomechanically coupled model based on the DEFORM software. They found that the highest temperature of about 1340 C appeared at the centre of the welding interface, which is verif i ed in experiments. Moreover, Ceretti et al. (Ref 4) built a 2D model for LFW AISI1045 steel by the DEFORM software. Results showed that the maximum temperature of the joint is about 900 C. In our previo...
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