基于ADAMS的圆柱滚子轴承仿真分析.pdf

圆柱滚子轴承是机械设备中常见的部件，它主要被应用于承载径向载荷，且因其摩擦因数小、高速适应性佳的特点，在工业领域得到广泛使用。然而，轴承在工作中所表现出的动态性能问题，一直是研究的难点。为了更好地研究和解决这一问题，国内外对圆柱滚子轴承的研究方法经历了从静力学分析、拟静力学分析、拟动力学分析到动力学分析方法的演变。 在这些研究方法中，国外已经形成了一些著名的轴承分析软件，比如Gupta的ADORE、NASA的SHARBERT、NSK的BRAIN以及SKF的BEAST软件等。这些软件大多采用底层语言进行开发，虽然功能强大，但开发周期长、成本高，且可视化程度相对较低，往往只能针对特定类型的轴承进行分析。 国内在轴承分析方面的研究起步较晚，但同样取得了一定的成果。不过，国内的分析软件在开发上也面临着与国外相同的局限性。鉴于此，本文介绍了一种利用ADAMS软件的二次开发功能，通过建立圆柱滚子轴承的参数化模型，实现其动态仿真的方法。相比传统分析方法，这种方法具有开发周期短、可视化程度高的优点。 在ADAMS软件环境下，可以直接建立虚拟样机模型，这简化了建模过程，无需从其他三维软件导入模型。通过二次开发，用户可以在对话框中输入几何参数，自动生成所需的轴承模型，并能够在三维模型基础上修改参数以生成新的模型。本研究中的圆柱滚子轴承模型外圈带有双挡边、内圈不带挡边，并具有对数曲线型滚子母线，引导类型为外圈引导保持架。 为了加快仿真速度，模型进行了必要的简化，将圆柱滚子轴承的运动简化为平面运动，并对其运动约束关系作了如下假设：滚子、套圈、保持架在轴承径向平面内进行平面运动，其中保持架和滚动体具有三个自由度（径向平面内两垂直方向的平移以及绕自身轴线的转动）；内圈以恒定转速绕X轴转动；外圈固定，无自由度。 圆柱滚子轴承内部的相互作用力非常复杂，涉及到固体与固体、固体与液体之间的相互作用。为了简化分析，本文假设各零件具有良好的刚性，几何变形仅存在于局部接触部位，并且接触符合赫兹接触理论。使用流体动力润滑的方法进行摩擦力的计算，并根据中心油膜厚度来确定润滑状态。 在圆柱滚子轴承的仿真分析中，滚子与滚道间的相互作用力包括法向力和摩擦力的计算。法向力的计算基于Palmen线接触公式，通过该公式计算出接触变形量后，可以得到法向接触力。而摩擦力的计算则根据接触面的油膜参数来确定润滑状态，一般认为当油膜参数小于0.4时为干摩擦，油膜参数在0.4到3.0之间为混合摩擦，而大于3.0时为全膜弹流摩擦。 本文提供了一种基于ADAMS软件二次开发功能，对圆柱滚子轴承进行动态仿真分析的新方法，这不仅能够在理论上提供指导，还能在实践中帮助工程师更加高效地设计和分析轴承系统。这种方法在减少开发时间、降低成本以及提高可视化水平方面展现出显著优势，并且有助于进一步推进轴承领域技术的发展。