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修形圆锥滚子轴承参数化建模方法研究

赵文哲 刘创来 黄立 赵海涛 孟凡明

赵文哲,刘创来,黄立, 等. 修形圆锥滚子轴承参数化建模方法研究[J]. 机械科学与技术,2022,41(11):1713-1718 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200496
引用本文: 赵文哲,刘创来,黄立, 等. 修形圆锥滚子轴承参数化建模方法研究[J]. 机械科学与技术,2022,41(11):1713-1718 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200496
ZHAO Wenzhe, LIU Chuanglai, HUANG Li, ZHAO Haitao, MENG Fanming. Study on Parametric Modeling Method of Modified Tapered Roller Bearing[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(11): 1713-1718. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200496
Citation: ZHAO Wenzhe, LIU Chuanglai, HUANG Li, ZHAO Haitao, MENG Fanming. Study on Parametric Modeling Method of Modified Tapered Roller Bearing[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(11): 1713-1718. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200496

修形圆锥滚子轴承参数化建模方法研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200496
基金项目: 国家自然科学基金项目(51975381,51775067)
详细信息
    作者简介:

    赵文哲(1996−),硕士研究生,研究方向为轴承设计仿真及软件二次开发研究, zwzpaper812@163.com

    通讯作者:

    孟凡明,教授,博士生导师, fmmeng@cqu.edu.cn

  • 中图分类号: TH132

Study on Parametric Modeling Method of Modified Tapered Roller Bearing

  • 摘要: 为了提高修形圆锥滚子轴承三维模型的创建效率,提出了一种基于ADAMS二次开发的参数化建模方法。通过对修形圆锥滚子进行区域划分,降低了修形滚子数学模型的构建难度,并在ADAMS/VIEW中编写建模宏命令创建修形圆锥滚子轴承三维模型,极大的缩短了建模所需时间。此外通过实例分析,分别将使用该方法和使用Creo创建的轴承三维模型导入ABAQUS,分析其在不同工况下的滚子-滚道接触应力分布。结果表明两类模型的接触应力分布曲线间的平均相对误差均小于1.8%,验证了该方法的准确性。
  • 图  1  圆锥滚子轴承整体结构图

    图  2  圆锥滚子轴承内外圈结构图

    图  3  修形圆锥滚子轴承滚子结构示意图

    图  4  圆锥滚子轴承保持架结构示意图

    图  5  圆锥滚子轴承参数化建模流程

    图  6  圆弧修形滚子三维模型

    图  7  圆锥滚子轴承三维模型

    图  8  不同模型的接触应力分布对比

    表  1  圆锥滚子轴承内外圈主参数

    物理意义参数物理意义参数
    外圈宽/mm Lw 内圈小径/mm Dn3
    外圈大径/mm Dw1 内圈大端面大径/mm Dn1
    外圈小径/mm Dw2 内圈小端面大径/mm Dn2
    外圈倾角/(°) αw 大挡边与内滚道间
    夹角/(°)
    θ
    轴承总宽/mm Lz
    内圈宽/mm Ln 内圈大端面宽/mm Ln1
    内圈倾角/(°) αn 内圈小端面宽/mm Ln2
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    表  2  圆锥滚子轴承修形滚子参数 mm

    滚子长滚子大径
    滚子小径
    球端面半径
    LgDg1Dg2R2
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    表  3  圆锥滚子轴承修形滚子辅助参数

    半锥角/
    (°)
    有效长度/
    mm
    最大修形量/
    mm
    修形后大径/
    mm
    修形后小径/
    mm
    φLyδDg3Dg4
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    表  4  圆锥滚子轴承保持架主参数

    物理意义参数物理意义参数
    保持架全长/mm Lj 保持架倾角/(°) αj1
    保持架大径/mm Dj1 引导挡边倾角/(°) αj2
    保持架小径/mm Dj2 兜孔轴向间隙/mm Ld1
    保持架厚度/mm Hj 兜孔径向间隙/mm Ld2
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    表  5  主要操作指令及功能

    元件名称主要操作指令实现功能
    内、外圈 Part create、Revolution create等 实体创建、旋转体创建等
    修形滚子 Part create、Revolution create、Frustum create、Sphere create、Cylinder create、
    Spline create、Matrix create、Boolean Intersection、Boolean unite、Object copy等
    实体创建、旋转体创建、圆台体创建、球创建、圆柱创建、样条曲线创建、矩阵创建、布尔与、布尔加、复制对象等
    保持架 Part create、Revolution create、Frustum create、Object copy、Boolean cut等 实体创建、旋转体创建、圆台体创建、布尔减等
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    表  6  两类模型的接触应力分布平均相对误差值

    载荷F/kN最大修形量δ/μm平均相对误差γ/%
    圆弧修形对数修形
    525.56000.1781.078
    510.45600.2251.105
    54.12450.6211.645
    1025.56000.2950.540
    1010.45600.1971.677
    104.12450.3951.753
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    表  7  32310轴承各部分建模/改模时间

    轴承元件建模时间/s改模时间/s
    内外圈 1.5 0.5
    滚子 13 10
    保持架 14 2
    总计 28.5 12.5
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  • 收稿日期:  2020-12-07
  • 刊出日期:  2023-02-04

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