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摘要：本文通过ansys有限元分析辅助选用制动装置中的轴承，取得了良好的效果，通过试验验证证明了有限元分析的准确性，同时也从中了解到结构差异对轴承疲劳性能会产生很大影响，为今后设计中轴承的选用积累了经验。
关键词：轴承 有限元分析
一、概述
如图1所示为停放制动单元的传动机构，制动过程中沿斜楔动力块圆柱面轴向施加作用力，经过偏心传力轴和杠杆驱动轴传递至制动单元的杠杆钳臂上实施制动。支撑轴承起到支撑和导向斜楔动力块的作用。由于具有相近配合尺寸但是型号规格不同的轴承较多，且使用效果差距较大，为了在前期设计时能准确的选用合适的轴承型号，通过有限元进行轴承承载情况的对比分析辅助选配可达到很好的预期效果。
二、支撑轴承筛选实例
通过UG建模和运动分析计算，得出要让停放制动单元达到设计最大制动力，需对斜楔动力块施加3700N作用力，此时支撑轴承上承受9070N反作用力。[1]
根据设计的空间尺寸要求，支撑轴承尺寸要求外径35mm，内径19-20mm，厚度11-12mm。该轴承主要起定点支撑作用，对于轴承的转动要求很低，为了方便斜楔动力块轴向运动，初
步意向选用滚动轴承。
根据初步要求，查询资料选出2款基本符合资料的轴承RNU202和RSTO15。上述两款轴承的基本资料如表1所示。
本文通过ansys对上述两款轴承进行受力分析，根据分析结果来决定选用哪款轴承。
根据轴承参数和承载情况，简化分析模型，轴承画出滚柱和外圈，省掉保持架，轴承外画出小方块代替斜楔动力块，如图2所示。
三、RNU202轴承有限元分析
（1）建模
根据轴承和压块材料结构特性，选择solid45单元，统一使用同种材料，定义弹性模量EX=2.07e5MPa，泊松比PRXY=0.3，摩擦系数MU=0.2。建立好网格模型，同时建立滚柱与外圈，外圈与压块之间的接触，如图3所示。为了避免计算时发生刚体位移，外圈与压块的接触，设置ICONT=0.1。[2]
（2）建立约束，施加载荷，求解
为了简化计算，考虑加载时所有零件相互处于相对静止状态，施加所有滚柱未与外圈接触的面各项位移值为0，同时根据支撑轴承上承受9070N反作用力，在压块宽度方向外端面施加76MPa等效面压，选择solve完成求解，由于轴承主要承受定点支撑作用，在此主要对轴承外圈的受力情况进行分析。通过select菜单把轴承外圈单元单独选择出来，通过后处理器查询轴承外圈应力情况，如图4所示。从图中可以看出轴承外圈最大应力为938MPa，应力最大点位于轴承外圈与滚柱接触部位的外表面，应力最大区域处在外圈与压块接触周边。
四、RSTO15轴承有限元分析
（1）建模
根据轴承和压块材料结构特性，选择solid45单元，统一使用同种材料，定义弹性模量EX=2.07e5MPa，泊松比PRXY=0.3，摩擦系数MU=0.2。建立好网格模型和接触，如图5所示。
（2）建立约束，施加载荷，求解
建立约束，施加载荷，设置求解过程重复RNU202设置过程，这里不再详述。选择solve完成求解，由于轴承主要承受定点支撑作用，在此主要对轴承外圈的受力情况进行分析。通过select菜单把轴承外圈单元单独选择出来，通过后处理器查询轴承外圈应力情况，如图6所示。从图中可以看出轴承外圈最大应力为261MPa，应力最大点位于轴承外圈与滚柱接触部位的内表面，应力最大区域处在外圈与压块接触周边。
五、对比试验
通过两款轴承的受力分析可以明显看出，RSTO15的承载应力远小于RNU202的承载应力，RSTO15的受力状况明显好于RNU202的受力状况，且最大应力261MPa小于轴承钢许用疲劳极限，因此该传动机构应该选用RSTO15轴承。为了验证有限元分析结论的准确性，我们采购了RNU202轴承和RSTO15轴承分别组装进行疲劳试验。
RNU202轴承试验不满1000次，轴承外圈与斜楔动力块接触部分出现破断，且定位导向轴承的支柱表面被挤压出一条沟槽，如图7所示。
六、结论
在一种停放制动单元的轴承设计选用中，通过ansys有限元分析对配合尺寸想尽但结构不同的两款轴承进行了强度分析，并对轴承分别进行了疲劳试验：
（1） 通过上述工作验证了ansys有限元分析选用轴承的可靠性和准确性。
（2） 从开展的工作中发现虽然配合尺寸相近，但是结构上存在差异对轴承和与轴承配合的零件的疲劳性能会产生很大影响。
在今后轴承的设计选用中将更好的应用ansys有限元分析软件，同时把轴承的结构作为考核轴承疲劳性能的重要因素。
参考文献：
[1]Unigraphics Solutions Inc.，胡晓康，洪如瑾等。UG运动分析培训教程。北京：清华大学出版社。
[2]王富耻，张朝晖等。Ansys10.0有限元分析理论与工程应用。北京：电子工业出版社。
关键词：轴承 有限元分析
一、概述
如图1所示为停放制动单元的传动机构，制动过程中沿斜楔动力块圆柱面轴向施加作用力，经过偏心传力轴和杠杆驱动轴传递至制动单元的杠杆钳臂上实施制动。支撑轴承起到支撑和导向斜楔动力块的作用。由于具有相近配合尺寸但是型号规格不同的轴承较多，且使用效果差距较大，为了在前期设计时能准确的选用合适的轴承型号，通过有限元进行轴承承载情况的对比分析辅助选配可达到很好的预期效果。
二、支撑轴承筛选实例
通过UG建模和运动分析计算，得出要让停放制动单元达到设计最大制动力，需对斜楔动力块施加3700N作用力，此时支撑轴承上承受9070N反作用力。[1]
根据设计的空间尺寸要求，支撑轴承尺寸要求外径35mm，内径19-20mm，厚度11-12mm。该轴承主要起定点支撑作用，对于轴承的转动要求很低，为了方便斜楔动力块轴向运动，初
步意向选用滚动轴承。
根据初步要求，查询资料选出2款基本符合资料的轴承RNU202和RSTO15。上述两款轴承的基本资料如表1所示。
本文通过ansys对上述两款轴承进行受力分析，根据分析结果来决定选用哪款轴承。
根据轴承参数和承载情况，简化分析模型，轴承画出滚柱和外圈，省掉保持架，轴承外画出小方块代替斜楔动力块，如图2所示。
三、RNU202轴承有限元分析
（1）建模
根据轴承和压块材料结构特性，选择solid45单元，统一使用同种材料，定义弹性模量EX=2.07e5MPa，泊松比PRXY=0.3，摩擦系数MU=0.2。建立好网格模型，同时建立滚柱与外圈，外圈与压块之间的接触，如图3所示。为了避免计算时发生刚体位移，外圈与压块的接触，设置ICONT=0.1。[2]
（2）建立约束，施加载荷，求解
为了简化计算，考虑加载时所有零件相互处于相对静止状态，施加所有滚柱未与外圈接触的面各项位移值为0，同时根据支撑轴承上承受9070N反作用力，在压块宽度方向外端面施加76MPa等效面压，选择solve完成求解，由于轴承主要承受定点支撑作用，在此主要对轴承外圈的受力情况进行分析。通过select菜单把轴承外圈单元单独选择出来，通过后处理器查询轴承外圈应力情况，如图4所示。从图中可以看出轴承外圈最大应力为938MPa，应力最大点位于轴承外圈与滚柱接触部位的外表面，应力最大区域处在外圈与压块接触周边。
四、RSTO15轴承有限元分析
（1）建模
根据轴承和压块材料结构特性，选择solid45单元，统一使用同种材料，定义弹性模量EX=2.07e5MPa，泊松比PRXY=0.3，摩擦系数MU=0.2。建立好网格模型和接触，如图5所示。
（2）建立约束，施加载荷，求解
建立约束，施加载荷，设置求解过程重复RNU202设置过程，这里不再详述。选择solve完成求解，由于轴承主要承受定点支撑作用，在此主要对轴承外圈的受力情况进行分析。通过select菜单把轴承外圈单元单独选择出来，通过后处理器查询轴承外圈应力情况，如图6所示。从图中可以看出轴承外圈最大应力为261MPa，应力最大点位于轴承外圈与滚柱接触部位的内表面，应力最大区域处在外圈与压块接触周边。
五、对比试验
通过两款轴承的受力分析可以明显看出，RSTO15的承载应力远小于RNU202的承载应力，RSTO15的受力状况明显好于RNU202的受力状况，且最大应力261MPa小于轴承钢许用疲劳极限，因此该传动机构应该选用RSTO15轴承。为了验证有限元分析结论的准确性，我们采购了RNU202轴承和RSTO15轴承分别组装进行疲劳试验。
RNU202轴承试验不满1000次，轴承外圈与斜楔动力块接触部分出现破断，且定位导向轴承的支柱表面被挤压出一条沟槽，如图7所示。
六、结论
在一种停放制动单元的轴承设计选用中，通过ansys有限元分析对配合尺寸想尽但结构不同的两款轴承进行了强度分析，并对轴承分别进行了疲劳试验：
（1） 通过上述工作验证了ansys有限元分析选用轴承的可靠性和准确性。
（2） 从开展的工作中发现虽然配合尺寸相近，但是结构上存在差异对轴承和与轴承配合的零件的疲劳性能会产生很大影响。
在今后轴承的设计选用中将更好的应用ansys有限元分析软件，同时把轴承的结构作为考核轴承疲劳性能的重要因素。
参考文献：
[1]Unigraphics Solutions Inc.，胡晓康，洪如瑾等。UG运动分析培训教程。北京：清华大学出版社。
[2]王富耻，张朝晖等。Ansys10.0有限元分析理论与工程应用。北京：电子工业出版社。