[发明专利]一种基于ADAMS的球轴承动力学等效建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种球轴承的动力学建模方法，特别是涉及一种基于ADAMS的球轴承动力学等效建模方法。

技术背景

轴承力学模型经历静力学分析模型、拟静力学分析模型、动力学分析模型三个发展阶段。早期仅根据理想的运动状态和简单的运动关系建立静力学分析模型，很难准确预测和描述轴承运动状态。拟静力学分析模型相对完善，可有效预测滚动体转速、轴承疲劳寿命、轴承变形和刚度等运动参数，可基本满足工程需要，但不能分析轴承瞬态不稳定现象，也不能完整描述轴承动态性能。动力学分析模型不仅可有效分析轴承的载荷和转速随时间变化时的工作状态及滚动体和保持架的稳定性等，而且可更真实准确地描述轴承的动态和稳态运动，因此近些年动力学分析建模方法的研究得到重视。

在进行球轴承的动力学分析过程中，利用计算机仿真技术对轴承动力学进行分析研究非常有效，而多体动力学仿真软件ADAMS在动力学分析领域已得到各界的广泛认可。然而，在基于ADAMS的建模过程中，球轴承在运转过程中内部元件间的力学特性非常复杂：滚珠在轴承内部既有绕轴承轴线的公转又有绕其质心轴线的自转；任意瞬时轴承内滚动体与内外圈及保持架之间的接触属于多体接触问题，再加上轴承内圈与轴的接触，轴承外圈与轴承座的接触，都会对轴承内部的零件产生影响。因此，滚动轴承是综合了多体接触、摩擦、滑动、材料非线性、几何非线性、边界非线性的复杂接触问题。正确的建立滚动轴承的动态仿真模型，准确模拟真实情况下轴承转动是具有非常重要的意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够准确的模拟承实际运转过程中滚珠复杂转动的基于ADAMS球轴承动力学等效建模方法，它还能提高球轴承的仿真可靠度和仿真效率。

本发明采用的技术方案是：一种基于ADAMS的球轴承动力学等效建模方法，包括如下步骤：

1）建立球轴承的三维立体图，并将球轴承的三维模型导入ADAMS中；

2）在ADAMS中建立与球轴承滚珠数量对应的连杆，连杆沿球轴承的半径设置，且通过相对应的滚珠的球心；在各个滚珠质心与连杆之间添加滑移副，然后通过布尔运算将所有的连杆合成一个连杆构件替代原模型的保持架，修改连杆构件的质量属性参数并将其设置为零。

3）在球轴承的每个滚珠中内置半径小于滚珠的内置球，并添加球铰副约束滚珠与内置球；最后，将内置球的质量属性参数修改为零。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明在保证正确建模和不影响动力学仿真结果的前提下，准确的模拟轴承实际运转过程中，滚珠既绕轴线公转又绕其质心自转，且又与保持架之间发生相对滑动的复杂转动。

2.本发明极大地简化建模步骤，减少约束的添加，大幅地缩减仿真运算时间，提高了球轴承的仿真可靠度和仿真效率。

附图说明

图1是本发明的保持架模拟简图。

图2是图1的左视图。

图3是本发明的滚珠模拟图。

图4是图3的左视图。

图5是本发明的保持架等效简图。

图中：1轴承外圈2连杆构件3轴承内圈4滚珠5滑移副

6内置球7球铰副。

具体实施方式

下面结合具体的附图对本发明作进一步说明。

本发明具体步骤如下：

步骤一，在三维软件上建立球轴承的三维立体图，球轴承包括轴承内圈1、轴承外圈3和滚珠4，并将球轴承的三维模型导入ADAMS中。

步骤二，在ADAMS中建立与球轴承滚珠数量对应的连杆，连杆沿球轴承的半径方向设置，连杆通过对应滚珠的质心；在各个滚珠质心与相对应的连杆之间添加滑移副5，然后通过布尔运算将所有的连杆合成一个连杆构件2（如图5所示）替代原模型保持架，并修改连杆构件2的质量属性参数，将其系统默认质量参数设置为零；如图1、2所示。

步骤三，在球轴承的每个滚珠中内置半径小于滚珠的内置球6，内置球6与相对应的滚珠同心；并添加球铰副7约束滚珠与内置球6；然后修改内置球6的质量属性参数，将其系统默认的质量属性参数设置为零，如图3、4所示。