【完整版】毕业设计论文基于ANSYS的轴承座的模态分析

1、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 日摘要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

2、的固有频率和振型，以此来 指导结构的优化设计。关键字：轴承座，模态分析，有限元，ANSYSAbstractBeari ng seat is com mon in the machi nery manu facturi ng, 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 modeli ng, but establ

3、ished un der 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 power

4、ful modal an alysis fun cti on of ANSYS software, and the 3 d model of the beari ng was established by appl ying the ANSYS software, and the modal an alysis was carried out on the beari ng seat, and give the top 20 order n atural freque ncy and vibrati on mode, in order to guide the optimizati on de

5、sig n of structure.Keywords: bearing seat modal analysis, finite element ，ANSYS目录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 22.1.4 ANSYS提供的分析类型 22.1.5 ANSYS的操作界面32.2 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

6、.3.2 轴承座建模 6.4 轴承座的模态分析 1.1.4.1 模态分析理论及分析过程 1.14.2 模态分析步骤 1.14.2.1 指定分析标题并设臵分析范畴 1. 14 . 2 .2定义单元类型 1.14.2.3 划分网格 1.2.4.2.4 进入求解器并指定分析类型和选项 1. 24.2.5 施加边界条件 1.34.2.6 执行求解 1.3.4.2.7 列出固有频率 1.34.2.8 查看模态形状 1.3.4.2.9 模态分析结果 1.5.5 结论 1.5.6 总结1.5.致谢 1.7.参考文献 1.8.1 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

7、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 El

8、ement Method)边界元法 (BEM,即 Boundary Element Method),有限差法(FDM,即 Finite Differenee 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

9、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

10、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, IDEAS, 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ANSYS 有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来 求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域： 航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系 统、运动器械等。2.1.3 ANSYS 的主要功能ANSYS 有限元软件包是一个多用途的有限元法计算

11、机设计程序，目前，有 限元法从它最初应用的固体力学领域，已经推广到温度场、流体场、电磁场、声 场等其他连续介质领域。 在固体力学领域，有限元法不仅可以用于线性静力分析， 也可以用于动态分析，还可以用于非线性、热应力、接触、蠕变、断裂、加工模 拟、碰撞模拟等特殊问题的研究。软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计 算模块和后处理模块。前处理模块前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具， 用户可以方便地构 造有限元模型。 ANSYS 的前处理模块主要有两部分内容： 实体建模和网格划分。分析计算模块分析计算模块包括结构分析 （可进行线性分析、 非线性分析和高度非线性分 析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合 分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力。后处理模块后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、 梯度显示、矢量显示、 粒子流 迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示 出来，也可将计算结果以图表、 曲线形式显示或输出。 软件提供了 200 种以上的 单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。2.1.4 ANSYS 提供的分析类型 3ANSYS 软件提供的分析类型如下：结构静力分析用来求解外载荷引起的位移、 应力和力。 静力分析很适合求解惯性和阻尼对 结构的影响并不显著的问题。 ANS