華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）緒論研究背景及意義農(nóng)業(yè)機(jī)械涉及的范圍很多，一般是指在種植與畜牧以及副產(chǎn)品加工中使用的機(jī)械。從廣義上說還包括林業(yè)機(jī)械、漁業(yè)機(jī)械和桑蠶、養(yǎng)蜂、食用菇類培養(yǎng)等農(nóng)副產(chǎn)品機(jī)械。大部分的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備通常在十分惡劣的下工作。無論是夏季高溫多灰塵的環(huán)境和堅(jiān)硬的土地，還是春、秋兩季潮濕的環(huán)境都對軸承的使用壽命有很高的要求，工作時(shí)產(chǎn)生的振動和高強(qiáng)度的沖擊也對軸承有很大的影響。這也是農(nóng)業(yè)機(jī)械的軸承需要更強(qiáng)的承載能力的原因。同時(shí)農(nóng)業(yè)機(jī)械工作時(shí)伴隨著劇烈的抖動，發(fā)動機(jī)的軸承同時(shí)承受軸向的載荷和力矩載荷。所以軸承既需要較高的穩(wěn)定性和可靠性，也要載荷能力和剛性。有利于提軸承的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和壽命。利用ANSYS建立軸承的有限元仿真分析模型，對農(nóng)業(yè)機(jī)械常用的6308軸承進(jìn)行靜力分析、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、疲勞分析等。它屬于深溝球軸承，應(yīng)用廣泛并且結(jié)構(gòu)相對簡單。軸承是一種十分重要的零件，它不但在機(jī)械工作時(shí)需要支承旋轉(zhuǎn)軸或其它運(yùn)動體，還需要承受來自軸的載荷，并使軸轉(zhuǎn)動、移動、運(yùn)動。固軸承的各項(xiàng)性能都會對機(jī)械的正常工作有非常大的影響。深溝球軸承是滾動軸承中的一種，一般分成單列深溝球軸承和雙列深溝球軸承，其中單列的軸承類型代號一般用6，雙列的軸承代號一般用4。從結(jié)構(gòu)上還可以將軸承分為密式和開式，開式是指軸承不帶密封結(jié)構(gòu)，密式則是帶有密封結(jié)構(gòu)，其中密式還可以分出防油密封和防塵土密封。防油型可以防止?jié)櫥蜐B出，使用了接觸式油封，防塵型可以阻擋灰塵，使用鋼板沖壓材料。深溝球的結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，是農(nóng)業(yè)機(jī)械使用最普遍，并且應(yīng)用最廣泛的一類軸承。對軸承的接觸應(yīng)力最容易產(chǎn)生影響的應(yīng)該是磨損和接觸疲勞，它們甚至可以決定一個(gè)軸承的使用壽命。但是在實(shí)際工況里接觸是一種十分復(fù)雜的非線性的現(xiàn)象，在接觸發(fā)生過程里不止接觸狀態(tài)會發(fā)生改變，一般還會有著熱、電等變化的過程?，F(xiàn)今接觸問題的難點(diǎn)主要有以下幾個(gè)，首先在解決之前十分難以判斷接觸部位在不同條件下會產(chǎn)生那些變化，這些變化通常是沒法辦法預(yù)料的，甚至是瞬時(shí)發(fā)生的。其次是在接觸發(fā)生時(shí)，摩擦?xí)Y(jié)果產(chǎn)生很大的影響，這些影響會嚴(yán)重干擾對接觸的判斷。而進(jìn)行有限元分析則可以清晰的了解軸承在不同時(shí)間工作時(shí)各個(gè)部位的變化，建立相對精確的有限元分析模型，準(zhǔn)確的了解軸承應(yīng)力的分布特點(diǎn)以及變化規(guī)律，這對于軸承的優(yōu)化和設(shè)計(jì)具有非常重要的影響。如今計(jì)算機(jī)技術(shù)和FEA技術(shù)飛速發(fā)展，以及軟件使用技術(shù)的普及，學(xué)者們已經(jīng)開始大規(guī)模使用計(jì)算機(jī)軟件來完成有限元仿真分析軸承壽命分析。有限元理論的不斷發(fā)展以及各種不斷更新的有限元分析軟件更是讓讓普通設(shè)計(jì)人員無需在研究前對軸承進(jìn)行大量的分析研究，就基本可以掌握軸承在不同工作狀況下接觸的變化，甚至可以使用有限元分析得到的數(shù)據(jù)，找到設(shè)計(jì)里相對薄弱的環(huán)節(jié)，從而對軸承進(jìn)行優(yōu)化和設(shè)計(jì)。軸承壽命預(yù)測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀深溝球軸承承載能力和壽命是機(jī)械研究中永遠(yuǎn)不變的主題。其中疲勞壽命是深溝球軸承質(zhì)量檢測里非常重要的一部分，它可以很直觀的反映出材料熱加工、冷加工制造工藝?yán)锩娉霈F(xiàn)了哪些問題。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷進(jìn)步，深溝球軸承的疲勞壽命隨著現(xiàn)代材料冶煉技術(shù)的進(jìn)步也跟著不斷的進(jìn)步。同時(shí)，因?yàn)楝F(xiàn)代機(jī)械對性能與可靠性也要求更加嚴(yán)格，跟機(jī)械配套的軸承的性能和可靠性也需要跟著提升。在機(jī)械工業(yè)“九五”重點(diǎn)科技規(guī)劃中提到，軸承的可靠性要求需要提到相當(dāng)高度才能跟的上現(xiàn)在日益上漲的需求。外國的軸承公司會進(jìn)行軸承零件的接觸疲勞試驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果列出一份軸承生產(chǎn)的工藝標(biāo)準(zhǔn)，然后按照這份工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軸承生產(chǎn)，然后抽選一個(gè)軸承具有代表性的型號來進(jìn)一步進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)，用分析試驗(yàn)中得到的結(jié)果來分析使用這份工藝的軸承的性能情況與壽命變化方向。他們幾乎每年都會從生產(chǎn)里抽取樣品樣，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，綜合每年得到的結(jié)果分析出變化趨勢。幾乎所有軸承公司都對疲勞壽命十分重視，建立專門的實(shí)驗(yàn)室長期進(jìn)行試驗(yàn)壽命疲勞研究。按照試驗(yàn)的目的和方法，大致可以分為下列四種。軸承零件接觸疲勞試驗(yàn)這是一項(xiàng)非?；A(chǔ)試驗(yàn)，可以軸承鋼材的質(zhì)量、熱處理方法及加工工藝等因素對接觸疲勞性能的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究，進(jìn)而建立各種工藝標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)改進(jìn)材質(zhì)、工藝的方向。軸承疲勞壽命試驗(yàn)軸承壽命可以綜合反映軸承的質(zhì)量，由于影響軸承壽命的因素非常多，導(dǎo)致分析過程異常艱難，因此國外的大型軸承公司都研發(fā)了很多試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行長期的對比試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析公司產(chǎn)品的發(fā)展情況。由于軸承疲勞壽命試驗(yàn)是一項(xiàng)分析時(shí)間很長、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果慢的試驗(yàn)，為了加快分析出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也發(fā)展出了很多試驗(yàn)的方法，其中主要有截尾試驗(yàn)和完全試驗(yàn)。潤滑試驗(yàn)潤滑對軸承的使用性能和壽命有很重要的作用，是軸承正常工作不可缺少的部分，因此可把潤滑看作是滾動軸承的第五個(gè)元件。各軸承公司主要進(jìn)行潤滑油，潤滑脂的性能試驗(yàn)，潤滑脂的壽命試驗(yàn)。有關(guān)潤滑機(jī)理，潤滑油膜計(jì)算等理論性研究，多數(shù)在大學(xué)內(nèi)進(jìn)行軸承性能試驗(yàn)軸承性能試驗(yàn)主要包括振動噪聲試驗(yàn)、密封軸承密封性能試驗(yàn)和模擬主機(jī)試驗(yàn)。中國的軸承研究相對國外較晚，在六十年代接受了滾道控制理論后，基本都是跟著國外的研究而發(fā)展，并且當(dāng)時(shí)國內(nèi)軸承分析研究中所用的模型絕大多數(shù)都是是擬靜力學(xué)分析模型，并不能真正反映軸承在實(shí)際工作的受力狀況。到了九十年代，國內(nèi)開始有學(xué)者進(jìn)行滾動軸承的靜力學(xué)與動力學(xué)的理論研究分析，研究取得了很多成就，但是使用的分析模型依然是在簡化了很大一部分材料的條件下進(jìn)行分析的，所以這些研究結(jié)果依然不可以真正模擬處滾動軸承在受力時(shí)的變化以及運(yùn)動情況，與國外的軸承公司在滾動軸承的研究上還存在相當(dāng)?shù)牟罹?。如今中國在所有國家中生產(chǎn)軸承的能力排第四，軸承工業(yè)己經(jīng)擁有了非常完整的生產(chǎn)與技術(shù)體系，是名副其實(shí)的軸承大國，但還算不上是一個(gè)軸承強(qiáng)國。與那些軸承工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我國軸承行業(yè)的技術(shù)和設(shè)備相當(dāng)落后，和國外的軸承行業(yè)相比存在一些差距和不足。例如世界頂級品牌SKF生產(chǎn)的軸承，不但擁有良好的性能、合理的結(jié)構(gòu)、還有使用壽命很長等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)包含的技術(shù)研究創(chuàng)新值得我們學(xué)習(xí)借鑒。SKF公司最出名的便是是對動力學(xué)分析的研究，滾動軸承動力學(xué)分析長期以來由于模型十分復(fù)雜，需要長時(shí)間的計(jì)算而僅僅只存在于實(shí)驗(yàn)的一項(xiàng)研究。但是隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力不斷發(fā)展，軸承設(shè)計(jì)方法不斷的更新，SKF通過技術(shù)創(chuàng)新將其使用在了新產(chǎn)品上，不但提升了產(chǎn)品的性能更產(chǎn)生了不少的經(jīng)濟(jì)效益。像這樣將各種高新技術(shù)運(yùn)用到軸承行業(yè)，是降低我國與外國軸承行業(yè)技術(shù)水平差距重要方法。這個(gè)方法最重要是將計(jì)算機(jī)輔助開發(fā)技術(shù)等運(yùn)用到軸承行業(yè)從而改進(jìn)優(yōu)化生產(chǎn)流程及工藝，而自動化則是軸承生產(chǎn)的重要部分，它處在整個(gè)軸承生產(chǎn)的上半部分，它的設(shè)計(jì)速度和性能對軸承的質(zhì)量與性能有決定性作用。國內(nèi)已經(jīng)有一部分的公司和大學(xué)開始使用有限元分析法解決軸承問題，并且取得了一定的成果。八十年代初期，羅繼偉博士使用子結(jié)構(gòu)分析技術(shù)在滾動軸承彈性接觸問題中的多體彈性接觸問題上取得重大成果，這些成果使用在鐵路軸承與承載鞍系統(tǒng)上，分析所得的新改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案通過了國際疲勞試驗(yàn)測試。到九十年代，運(yùn)用最新的自動化控制技術(shù)，杭州軸承試驗(yàn)研究中心研制的B10一60R，是首款自主研發(fā)的自動控制滾動軸承疲勞壽命強(qiáng)化試驗(yàn)機(jī)。在這臺機(jī)器的啟發(fā)下，我國又研制出ABLT系列的滾動軸承疲勞壽命強(qiáng)化試驗(yàn)機(jī)。隨著這一系列試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，如今國際上大部分已經(jīng)認(rèn)同了這套軸承壽命強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的設(shè)備與技術(shù)，我國終于擁有了完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新型軸承壽命試驗(yàn)技術(shù)與設(shè)備。

第一章建立軸承的有限元模型建立軸承的三維模型三維模型的建立使用SOLIDWORKS建立深溝球軸承6308的三維分析模型，模型主要有軸承內(nèi)圈、滾動體、軸承外圈。為了防止過于復(fù)雜的幾何模型發(fā)生問題以及方便分析，這里在不影響分析的條件下對軸承的三維模型進(jìn)行簡化。軸承保持架因?yàn)橥庑螐?fù)雜，在分析中對分析的影響不大，進(jìn)行簡化。邊棱和倒角等對軸承的接觸應(yīng)力和疲勞壽命影響不大的部位，此處進(jìn)行簡化。建立的模型如圖1-1。圖1-16308軸承SW三維模型有限元模型的建立有限元法簡介有限元分析方法是一種以變分原理為基礎(chǔ)延伸出來的高效率計(jì)算方法，分析中使用有限數(shù)量的未知量去貼近無限數(shù)量的未知量的真實(shí)系統(tǒng)，主要利用近似法對實(shí)際狀況進(jìn)行模擬分析。有限元方法被廣泛的用在各類物理場中，可以分析大部分的工程結(jié)構(gòu)。有限元分析常用的方法有直接法、虛位移法、最小勢能法、變分法、加權(quán)余量法等等，這些方法的分析過程大同小異，一般分為以下三部分，首先將分析對象離散化的前處理階段，這個(gè)階段設(shè)定需要的邊界條件、初始條件和載荷。第二是利用有限元進(jìn)行求解階段，這個(gè)階段求解線性或非線性微分方程，能夠根據(jù)不同需求得到在不同節(jié)點(diǎn)不同時(shí)間的分析結(jié)果。最后對有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理階段，這個(gè)階段可以獲得像應(yīng)力、應(yīng)變這類的導(dǎo)出量，還可以驗(yàn)證前面的結(jié)果。使用的有限元軟件介紹ANSYS是一款由美國ANSYS公司開發(fā)的有限元分析軟件，它將結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場、分析等融和在一起，并能與大部分的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件相連，互換數(shù)據(jù)，擁有非常強(qiáng)大的前處理能力，求解能力和后處理能力?，F(xiàn)在ANSYS大范圍的使用在機(jī)械、汽車、船舶、采礦等許多地方。建立有限元分析模型和網(wǎng)格劃分建立有限元分析模型在SW中將深溝球軸承的三維模型另存為X-T格式以便于被ANSYS識別，使用ANSYS打開保存好的X-T格式模型文件，獲得有限元分析模型如圖1-2所示。圖1-2軸承的有限元分析模型本研究深溝球軸承型號為6308，深溝球軸承的軸承內(nèi)圈、滾動體、軸承外圈材料均為GCr15軸承鋼。材料屬性如表1-1，在ANSYS中自定義材料如圖1-3。表1-1材料的屬性材料種類密度/kg·m-3彈性模量/GPa泊松比抗拉強(qiáng)度/MPa屈服強(qiáng)度/MPaGCr15軸承鋼78102100.2916171458圖1-3ANSYS中自定義材料建立接觸由于深溝球軸承運(yùn)轉(zhuǎn)十分靈活，軸承內(nèi)、外圈工作時(shí)與滾動體發(fā)生滾動摩擦，軸承滾珠與內(nèi)圈發(fā)生相對的運(yùn)動，因此將滾珠與內(nèi)圈的接觸從焊接改為摩擦，將摩擦系數(shù)設(shè)置為0.001，ANSYS中接觸設(shè)置如圖1-4。圖1-4接觸設(shè)置網(wǎng)格的劃分網(wǎng)格是有限元分析中數(shù)值計(jì)算中一項(xiàng)最基本的單位，它的質(zhì)量與數(shù)量可以直接影響到數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性。根據(jù)種類可以將網(wǎng)格劃分歸三種如表1-2。表1-2網(wǎng)格種類結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格格劃分簡單有較好的自適應(yīng)性，但是在結(jié)構(gòu)劃分中往往質(zhì)量較差非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格空間形狀一般為六面體，一般適應(yīng)于幾何結(jié)構(gòu)較為規(guī)則的空間形態(tài)中，可以由用戶自定義邊上的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)混網(wǎng)格在被劃分區(qū)域能同時(shí)采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格這里設(shè)置網(wǎng)格劃分單元尺寸為1mm，使用自動劃分法對軸承進(jìn)行網(wǎng)格劃分。自動劃分法就是在四面體劃分與掃掠劃分之間自動切換，如果幾何體不能被掃掠，程序自動生成四面體，反之則產(chǎn)生六面體。劃分結(jié)果如圖1-5。圖1-5網(wǎng)格劃分結(jié)果第二章靜力學(xué)分析靜力學(xué)分析靜力學(xué)分析是ANSYS的有限元分析中非常常用的一個(gè)應(yīng)用方向，分析在不再變化的載荷作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的響應(yīng)，一般來說在分析過程中忽略慣性和阻尼在接觸時(shí)產(chǎn)生的作用，和材料隨時(shí)間發(fā)生的不同的變化。分析的流程主要有建立有限元模型、劃分網(wǎng)格、添加載荷，接觸，約束、添加需要的求解內(nèi)容、最后求解并分析結(jié)果。靜力學(xué)分析主要用于計(jì)算那些結(jié)構(gòu)里一成不變的慣性載荷（既假定載荷與結(jié)構(gòu)的響應(yīng)十分緩慢的載荷），可以用等價(jià)靜力作用替代的隨時(shí)間上升下降的載荷，以及在結(jié)構(gòu)上能引發(fā)的形變、應(yīng)力和應(yīng)變。約束與載荷的施加添加約束根據(jù)該軸承的實(shí)際工作情況，所計(jì)算的軸承是農(nóng)業(yè)機(jī)械電機(jī)主軸軸承，在軸承運(yùn)行過程中，其中內(nèi)圈是與轉(zhuǎn)子軸接觸，外圈則一般是與固定件接觸在一起，因此在設(shè)置深溝球軸承約束條件時(shí)將圖1中軸承外圈設(shè)定為固定約束，內(nèi)圈設(shè)定為旋轉(zhuǎn)約束添加外圈全約束使它固定，三個(gè)方向都無法移動，三個(gè)方向不能轉(zhuǎn)動是為了模擬出工作過程中外圈上軸承座的約束。對內(nèi)圈有兩個(gè)方向沒辦法移動，旋轉(zhuǎn)方向可以轉(zhuǎn)動。添加對內(nèi)圈側(cè)面施加軸向約束，來模擬軸承在實(shí)際運(yùn)行過程中不能發(fā)生軸向運(yùn)動，即如圖將Z方向添加完全固定約束，X方向和Y方向不約束；為了防止?jié)L動體在靜力分析中產(chǎn)生剛體位移，模擬實(shí)際中滾球有套圈保持架，添加對滾動體的軸向和切向約束，僅允許它在徑向發(fā)生彈性變形。添加載荷軸承在工作時(shí)處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，所受的載荷主要有慣性載荷和非慣性載荷，考慮到軸承自重相對小，并且對計(jì)算結(jié)果影響低，在此處忽略不計(jì)。慣性載荷起主要作用的是旋轉(zhuǎn)速度，非慣性載荷起主要作用的是徑向載荷。因此對內(nèi)圈施加轉(zhuǎn)速載荷，來模擬內(nèi)圈和軸以同樣的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。根據(jù)深溝球軸承主要零件的約束，設(shè)置軸承各部分的滾動摩擦因數(shù)為0.001，并對深溝球軸承內(nèi)圈添加一個(gè)角速度10rad/s，對軸承外圈不施加角速度。約束與載荷如圖靜力分析求解結(jié)果總變形[TotalDeformation]是一個(gè)標(biāo)量，它是由式（3-1）Ut=Ux2+U決定，變形結(jié)果對線、面、體都適用，變形結(jié)果僅和移動自由度有關(guān)軸承靜應(yīng)力總變形圖等效應(yīng)力又被稱作Mises等效應(yīng)力，它遵循形狀改變比能理論。使用應(yīng)力等高線來表示模型內(nèi)部應(yīng)力分布，這樣能夠清楚描述出一種結(jié)果在所有部位的模型里的變化，并根據(jù)變化能更快確認(rèn)模型中那些容易產(chǎn)生危險(xiǎn)的地方。軸承平均應(yīng)力云圖從圖1和圖2可知，深溝球軸承的最大變形量為0.0123mm，軸承的最大平均應(yīng)力為15.5MPa,因?yàn)槎x材料為GCr15軸承鋼，服強(qiáng)度為1667MPa，彈性模量為210GPa。在這里根據(jù)第四強(qiáng)度理論可以計(jì)算材料是否符合強(qiáng)度要求，公式為：12σ1?σ22式子里的σ1、σσ結(jié)合式子（3-2）（3-3）可以計(jì)算軸承的1111．3MPa。結(jié)合圖2應(yīng)力云圖可得15.48MPa≤1111．3MPa，此次所用的軸承結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)分析要求。因此獲得的數(shù)據(jù)參數(shù)具有參考價(jià)值，可以應(yīng)用在后續(xù)的模態(tài)分析與疲勞分析中，并且為后期軸承改進(jìn)的優(yōu)化方案提供數(shù)據(jù)支持。

第三章模態(tài)分析與諧響應(yīng)分析模態(tài)分析與諧響應(yīng)分析模態(tài)分析是最基礎(chǔ)的動力學(xué)分析的一種，是下文諧響應(yīng)分析必須的分析過程之一，它主要作用是能夠根據(jù)分析結(jié)果得到機(jī)器結(jié)構(gòu)在不同動力的作用下的響應(yīng)，同時(shí)可以讓機(jī)械按照設(shè)定中的頻率振動，能很方便的得到別的動力學(xué)分析中所需要的參數(shù)里的可以將其他非線性特征忽略，它可以根據(jù)模型大小以及應(yīng)用場景的差異性來設(shè)定可以決定計(jì)算精度因此提取的基礎(chǔ)頻率模態(tài)越多，計(jì)算結(jié)果也越好。前六階模態(tài)分析結(jié)果為了模擬實(shí)際工況中軸承破壞的階段，這里采用在第二章靜應(yīng)力分析的約束和和載荷?？紤]結(jié)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，主要是低階模態(tài)的振型對結(jié)構(gòu)的破壞較為關(guān)鍵，故在此次有限元分析中選取前六階進(jìn)行模態(tài)振型分析，忽略高階模態(tài)的振型。ANSYS模態(tài)分析結(jié)果如下：1階2階3階4階5階6階根據(jù)ANSYS模態(tài)分析結(jié)果整理可以得到軸承的前六階振型表。階數(shù)固有頻率/Hz振型144.185軸承底部滾珠及內(nèi)圈沿X軸擠壓變形2160.17軸承底部滾珠及內(nèi)圈沿X軸拉伸變形3161.22軸承內(nèi)圈扭曲變形4169.84軸承內(nèi)圈沿負(fù)Y軸向變形5185.48軸承整體沿負(fù)Y軸向變形6208.92軸承沿Y軸呈拉伸變形結(jié)合圖和表可知，軸承的低階模態(tài)振型變化量較大，主要對內(nèi)圈的軸向振動變形較為明顯，并且在模態(tài)2階中振動變形達(dá)到最大，可以判斷容易破壞的部位是在內(nèi)圈與滾珠接觸處，為提高軸承的可靠性及壽命，可以在與軸承的內(nèi)圈與滾珠接觸部位提高加工精度或?qū)L道進(jìn)行特殊處理，以提高滾道的光滑度及強(qiáng)度。對此在本文的后續(xù)諧響應(yīng)分析中主要對軸承結(jié)構(gòu)的內(nèi)圈進(jìn)行分析，提供的后續(xù)軸承結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及加工流程參考。諧響應(yīng)分析結(jié)構(gòu)的諧響應(yīng)分析主要是在不同頻率中對載荷進(jìn)行振動響應(yīng)分析，結(jié)構(gòu)的載荷可以產(chǎn)生很大的影響，而模態(tài)分析則是單一的獲得在某一頻率下的振型變化，并不能獲得結(jié)構(gòu)在不同頻率下產(chǎn)生的變形。因此通過與模態(tài)分析的結(jié)果相結(jié)合來進(jìn)行諧響應(yīng)分析不但能夠提升諧響應(yīng)分析結(jié)果的可信度，還在軸承的疲勞破壞和共振破壞中起到預(yù)測的作用。因此這里的諧響應(yīng)分析使用模態(tài)疊加法進(jìn)行，在求解中的設(shè)置條件為:①設(shè)置軸承的邊界條件參考1.2節(jié)中的條件。②從圖3的模態(tài)云圖和表1中的前6階固有頻率可知，軸承的第6階頻率為208.92Hz，根據(jù)頻率將諧響應(yīng)的分析范圍設(shè)置為0～250Hz，同時(shí)為了提高計(jì)算結(jié)果的精確性設(shè)置求解步數(shù)為100步對應(yīng)的有100個(gè)解。由模態(tài)分析可知變形主要發(fā)生在軸承的內(nèi)圈，因此在諧響應(yīng)分析中主要選取內(nèi)圈進(jìn)行了諧響應(yīng)分析,通過求解計(jì)算獲得了內(nèi)圈沿X、Y、Z方向的位移變化情況，如圖所示X軸Y軸Z軸從圖4中的軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)X、Y、Z方向位移響應(yīng)曲線可知，軸承結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)隨著頻率的變化而變化。這要是軸承在Y方向上主要是受到徑向的力，而Z和Z方向還會受到沿X軸的軸向力，因此在X和Z方向的位移較大，雖然Y方向的最大位移量沒有X和Z方向的大，但在頻率從1階到6階范圍內(nèi)位移變形量較為均勻，因此造成的破壞不容忽視。通過對軸承的諧響應(yīng)的分析可知X、Y、Z方向所造成的影響都不可忽視，在后期優(yōu)化和加工工藝中通過設(shè)計(jì)特定的工裝來優(yōu)化軸承的結(jié)構(gòu)，諧響應(yīng)分析結(jié)果也為后期同類產(chǎn)品的優(yōu)化提供參考。第四章疲勞壽命分析疲勞是結(jié)構(gòu)失效中的一個(gè)常見原因，通常可以分為兩類：高周疲勞和低周疲勞。疲勞破壞是當(dāng)交變載荷反復(fù)作用在零件或構(gòu)件上時(shí)，即使這些反復(fù)作用的載荷并沒有超出設(shè)計(jì)時(shí)使用的許用應(yīng)力，零件或構(gòu)件也會在一些較為脆弱的地方發(fā)生永久性的破壞，甚至可以導(dǎo)致整個(gè)零件損毀。疲勞破壞是結(jié)構(gòu)失效和工程失效的主要原因之一。由于疲勞破壞發(fā)生的整個(gè)過程具有很強(qiáng)的隱蔽性，加上疲勞破壞很容易導(dǎo)致零件被破壞發(fā)生很多的經(jīng)濟(jì)損失與十分可怕的后果，因此進(jìn)行疲勞研究是機(jī)械設(shè)計(jì)流程里不能缺少的一部分疲勞概述在研究中，疲勞主要反映了在恒定或者交變載荷中材料、結(jié)構(gòu)與使用壽命之間的關(guān)聯(lián)。在“疲勞試驗(yàn)及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)之有關(guān)術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)定義”(ASTME206·72）這篇文章里面ASTM將疲勞定義為在某點(diǎn)或某些點(diǎn)承受擾動應(yīng)力，且在足夠多的循環(huán)擾動作用之后形成裂紋或完全斷裂的材料中所發(fā)生的局部的、永久結(jié)構(gòu)變化的發(fā)展過程。疲勞主要有三個(gè)特點(diǎn)：第一個(gè)特點(diǎn)是擾動載荷是產(chǎn)生疲勞的非內(nèi)部因素，擾動載荷是跟隨時(shí)間改變而改變的載荷，這里的載荷可以是力、應(yīng)力、應(yīng)變、位移等。載荷并不是固定的，通常可以使用載荷譜來描述載荷隨時(shí)間的變化。它的變化可以是遵循一定的規(guī)律的，也可以是不遵循規(guī)律的。第二個(gè)特點(diǎn)是疲勞破壞往往在局部發(fā)生，局部性也是疲勞失效的特征。因此疲勞問題需要盡量減少應(yīng)力集中在局部的情況，從整體上改進(jìn)優(yōu)化各部分的結(jié)構(gòu)。第三疲勞是一個(gè)發(fā)展的過程，疲勞破壞是一個(gè)慢慢累積的過程，疲勞破壞的過程可以歸納為三個(gè)階段，首先是在工作循環(huán)中，零件的某個(gè)部位會出現(xiàn)永久性損傷，然后隨著工作循環(huán)的不斷進(jìn)行，這些損傷形成了裂紋，最終這些裂紋會不斷發(fā)展直到零件發(fā)生斷裂，零件斷裂的這個(gè)階段發(fā)生時(shí)間很短，是瞬時(shí)進(jìn)行的，對分析結(jié)果影響不大，因此通常在分析中將其忽略只考慮裂紋產(chǎn)生于發(fā)展這兩部分的壽命。。這三個(gè)階段發(fā)生過程中經(jīng)歷的時(shí)間或者循環(huán)的次數(shù)就是疲勞壽命。結(jié)構(gòu)的抗疲勞能力是影響疲勞壽命的主要因素。影響軸承疲勞壽命的因素可靠性通常滾動軸承壽命計(jì)算公式是建立在可靠度為90％的載荷-壽命曲線基礎(chǔ)上。為了證明可靠性對滾動軸承疲勞壽命的影響，引入對可靠性的壽命修正系數(shù)，用以表示任意使用條件下的壽命修正。疲勞裂紋誘導(dǎo)應(yīng)力1947年瑞典科學(xué)家提出最大動態(tài)剪應(yīng)力理論認(rèn)為疲勞損傷過程中的裂紋會在最大動態(tài)切應(yīng)力部位產(chǎn)生，然后進(jìn)一步發(fā)展直到零件斷裂，因此軸承疲勞失效的主要原因是平行滾動方向的最大動態(tài)切應(yīng)力。近年來，研究者在不同條件下對引起裂紋的力進(jìn)行研究，分別在無受力時(shí)，點(diǎn)接觸時(shí)，以及潤滑劑有雜物時(shí)得到結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用不同載荷時(shí)，應(yīng)力的最大值出現(xiàn)的部位會改變，易發(fā)生疲勞破壞的部位也發(fā)生改變。當(dāng)在表面沒有受力時(shí)，施加靜態(tài)應(yīng)力的部位會出現(xiàn)應(yīng)力最大值，當(dāng)深溝球軸承處于點(diǎn)接觸狀態(tài)時(shí)，應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在距離表面深度z/a=0的位置，當(dāng)應(yīng)力最大值出現(xiàn)在接觸面表面時(shí)，是潤滑劑中含有過多雜物。切向力軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),在彈流潤滑下沿接觸面產(chǎn)生切向摩擦力,因此使得靜態(tài)剪切應(yīng)力與正交剪切應(yīng)力的數(shù)值均增大,并且應(yīng)力發(fā)生處與表面的距離變小。線接觸時(shí),當(dāng)摩擦系數(shù)大于0.11,最大靜態(tài)剪切應(yīng)力發(fā)生在接觸表面上;點(diǎn)接觸時(shí)，而當(dāng)摩擦系數(shù)為0.5時(shí),最大靜態(tài)剪切應(yīng)力發(fā)生在接觸表面上殘余應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力軸承鋼在熱處理時(shí)殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。此外，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加也會影響到測量表面的殘余應(yīng)力值。Zaretsky表明在最大剪切應(yīng)力的深度上存在殘余壓應(yīng)力會使最大剪切應(yīng)力會提高軸承壽命。且殘余應(yīng)力若能使最大剪應(yīng)力降低10%,滾動軸承疲勞壽命就可提高一倍。軸承過盈配合或者轉(zhuǎn)速過高而產(chǎn)生離心力時(shí)，會在滾動體和套圈中產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力。Coe曾研究了環(huán)向應(yīng)力對整套軸承壽命的影響，結(jié)果表明,對于內(nèi)徑為45m的角接觸球軸承在轉(zhuǎn)速1500r/min時(shí),壽命約降低11％、17％,在轉(zhuǎn)速3000r/min時(shí),壽命約降低21％~22％。這種額外應(yīng)力也是使軸承壽命降低的因素之一。疲勞極限應(yīng)力Ioannides和Harris認(rèn)為受應(yīng)力體積內(nèi)的最大應(yīng)力小于材料的疲勞應(yīng)力時(shí)材料不會出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，此時(shí)零件將具有無限疲勞壽命；當(dāng)受應(yīng)力體積內(nèi)的最大應(yīng)力大于材料的疲勞極限應(yīng)力時(shí)，材料才具有有限疲勞壽命。但是，Zaretsky對該模型引入疲勞極限應(yīng)力提出相反觀點(diǎn)，他認(rèn)為引入疲勞極限會提高壽命-載荷指數(shù)，從而高估軸承的壽命。不失效壽命Tallian在1962年對2250套軸承壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)對于生存率在0.4-0.9范圍內(nèi)，軸承的壽命才近似服從二參數(shù)Weibull分布，超出此范圍，則會有較大的偏離。后來，Shimizo和Izawa在進(jìn)行直線運(yùn)動球軸承的疲勞試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在低壽命區(qū)和高壽命區(qū)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)并不遵從經(jīng)典的二參數(shù)Weibull分布所預(yù)測的直線關(guān)系。根據(jù)早期理論，當(dāng)失效概率為0時(shí)，軸承的疲勞壽命也應(yīng)當(dāng)為0，但是在實(shí)際中，確實(shí)觀察到有不失效壽命的存在。這個(gè)不失效壽命就是軸承的最小壽命，它可以作為第三參數(shù)引入到壽命分布式中，從而得到三參數(shù)Weibull壽命分布。最近，Shmizu在結(jié)合疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)對存在疲勞極限的三參數(shù)Weibull分布進(jìn)行分析后證實(shí)，軸承鋼不存在疲勞極限，而結(jié)構(gòu)鋼存在一個(gè)確定的疲勞極限。對于軸承鋼，當(dāng)疲勞極限為0時(shí)，確實(shí)有必要引入不失效壽命，并由此出三參數(shù)Weibull分布函數(shù)。他的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與三參數(shù)Weibull分布具有相當(dāng)好的吻。潤滑狀態(tài)直接影響滾動軸承的磨損，潤滑對壽命的影響是通過膜厚比獲得的。1967年美國學(xué)者Tallian對球軸承，1970年Skurka對滾子軸承進(jìn)行研究得出不同潤滑條件下軸承額定壽命與潤滑油膜厚比的關(guān)系，證明隨著膜厚比的增加，滾動軸承使用壽命成倍增長。當(dāng)膜厚比大于3時(shí)，軸承的壽命比額定壽命要大，這種狀態(tài)可稱之為完全彈流狀態(tài)，工業(yè)上的絕大多數(shù)軸承都工作在部分彈流狀態(tài)之下（即膜厚比：1、2）。引入潤滑對軸承壽命影響的壽命修正系數(shù)對軸承壽命公式進(jìn)行修正?；瑒┣鍧嵍葷櫥瑒┲形廴疚⒘＿M(jìn)入兩接觸面之間后，在滾道表面進(jìn)行摩擦，造成軸承滾動體與滾道間接觸面嚴(yán)重磨損。相關(guān)試驗(yàn)表明，當(dāng)潤滑油中污染顆粒的直徑大于m時(shí)，滾動疲勞壽命可明顯減少到1／2甚至只有原壽命的1/7。污染顆粒的直徑越大，壽命減少越多。污染顆粒硬度越高，壽命減少速度也越快。此外，污染顆粒對壽命的影響須和接觸橢圓參數(shù)結(jié)合起來，接觸橢圓越小，污染顆粒對壽命的影響也越嚴(yán)重。水分含量的多少使軸承壽命成幾倍、幾十倍，甚至上百倍地下降。即使在干燥環(huán)境下，軸承使用過程中冷熱交替也會產(chǎn)生水分，并混入潤滑劑中，從而降低軸承壽命。潤滑劑含水量超過1％時(shí)，軸承壽命將下降50％。引入潤滑劑含水對壽命的修正系數(shù)對軸承壽命公式進(jìn)行修正材料純凈度軸承的接觸疲勞會受到材料中夾雜的各種非金屬物質(zhì)的影響，當(dāng)軸承受到載荷時(shí)，混雜的物質(zhì)如氧化物不能同軸承鋼一起發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致軸承中產(chǎn)生局部間隙，這些夾雜物比例越高，間隙越多，產(chǎn)生的裂紋也就越多，使得軸承更容易發(fā)生疲勞破壞。隨著鋼材冶煉技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代鋼材的純凈度也越來越高，材料的提升極大地提高了軸承的疲勞壽命。表面處理滾動體和套圈的表面處理技術(shù)可以改變滾子表層的硬度、殘余應(yīng)力分布和材料的整體強(qiáng)度，主要反映在滾動軸承額定動負(fù)荷值的提高，進(jìn)而提高軸承壽命。對于高頻淬火、激光淬火、滲碳硬化處理的滾子，硬化層越深，滾動疲勞強(qiáng)度不一定越大。為此，這類表面處理技術(shù)存在一個(gè)最優(yōu)硬化深度的問題。而對于氮化、軟氮化的滾子，滾動疲勞強(qiáng)度隨著硬化深度的加大而增加。此外，表面硬化處理還應(yīng)當(dāng)考慮表面粗糙度和殘余應(yīng)力的影響。溫度一般基于表面下應(yīng)力的疲勞模型和基于表面上缺陷為起點(diǎn)的模型，都沒有考慮軸承接觸區(qū)域的發(fā)熱對疲勞壽命的影響。而在工業(yè)生產(chǎn)中，軸承經(jīng)過持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后，接觸區(qū)域溫度就會升高，溫升的幅度與接觸副間的潤滑油膜厚度、接觸零件的表面特征以及載荷、運(yùn)轉(zhuǎn)速度等參數(shù)有直接聯(lián)系，且溫度升高后，軸承套圈和滾動體將產(chǎn)生溫度分布不均，使額定動負(fù)荷呈下降趨勢。目前對于溫度升高和熱量分布對疲勞壽命的影響在模型中還沒有過多研究。引入工作溫度對壽命的修正系數(shù)秀對軸承壽命進(jìn)行修正。徑向游隙滾動軸承徑向游隙的大小直接影響到軸承內(nèi)部負(fù)荷分布狀況，尤其影響軸承內(nèi)最大滾動體負(fù)荷0一的數(shù)值。徑向游隙不為零時(shí)，正徑向游隙使負(fù)荷區(qū)域減小，滾動體接觸負(fù)荷增加；負(fù)徑向游隙過大時(shí)，也會增大滾動體接觸負(fù)荷。滾動體裝配后具有較小的負(fù)徑向游隙，使負(fù)荷率為0.6、0.8時(shí)軸承的使用壽命最大，負(fù)荷率小于0.5或大于0.9時(shí)，軸承負(fù)荷過大，發(fā)熱量劇增，使軸承使用壽命下降。引入負(fù)荷函數(shù)丆間表示徑向工作游隙不同造成軸承內(nèi)部負(fù)荷分布的變化。軸向偏斜滾動軸承安裝精度的下降，特別是滾子軸承在工作中傾斜度過大，都會嚴(yán)重影響軸承內(nèi)部負(fù)荷的正常分配，造成應(yīng)力集中，導(dǎo)致軸承使用壽命下降。一般加工支撐兩端的座孔或軸頸的不同心是必然存在的，因此使得滾動軸承工作時(shí)內(nèi)、外圈軸線發(fā)生偏斜，減少軸承使用壽命。引入對軸向偏斜的壽命修正系數(shù)對軸承壽命進(jìn)行修正。沖擊負(fù)載作用于軸承上的負(fù)荷一般分為兩部分，一部分是由軸承支撐的物體重力以及軸系的傳動力，另一部分是回轉(zhuǎn)體不平衡引起的不平衡負(fù)荷以及由于機(jī)械振動、沖擊引起的沖擊負(fù)荷。前者可以計(jì)算出，而后者很難精確計(jì)算。因此引入負(fù)荷系數(shù)反映不平衡和振動、沖擊負(fù)荷對軸承疲勞壽命的影響。運(yùn)轉(zhuǎn)速度Miller等的研究表明，軸承疲勞壽命直接與瞬時(shí)接觸時(shí)間有關(guān)。瞬時(shí)接觸時(shí)間是指在最大載荷下滾動體在內(nèi)圈上滾過和內(nèi)圈滾道接觸橢圓寬度所需的時(shí)間。隨著瞬時(shí)接觸時(shí)間的增加，軸承的疲勞壽命也增加。運(yùn)轉(zhuǎn)越慢的軸承，其以轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)的壽命也就越長。而另一方面，瞬時(shí)接觸時(shí)間的長短還會影響到表面殘余壓應(yīng)力，從而間接地對疲勞壽命產(chǎn)生影響。赫茲接觸應(yīng)力為了得到兩個(gè)相互碰撞的彈性物體的接觸面表面壓力分布，使用赫茲理論值與有限元分析求解的值進(jìn)行比較，本文采用了赫茲假設(shè)：（1）接觸表面無摩擦，接觸面上只存在法向力作用；（2）兩個(gè)彈性物體遵循胡可定律并且只發(fā)生了彈性變形；（3）接觸面規(guī)格小于使用的接觸表面彎曲度直徑。在工作中，滾動體與深溝球軸承的內(nèi)圈與外圈的接觸為點(diǎn)接觸，滿足上述假設(shè)。按照赫茲理論，軸承接觸面上的壓力呈半橢圓體分布。在接觸應(yīng)力中接觸載荷Q與彈性趨近量δ滿足下式：Q=k?δn（5-式（5-1）里的k代表接觸體之間的載荷變形系數(shù)，一般與材料及外形有關(guān)。工況中，滾道對滾珠的接觸應(yīng)力會因內(nèi)外滾道的直徑有差異，同時(shí)滾道的法向趨近量等于滾珠分別與內(nèi)外滾道趨近量之和，滿足下式：δ=δ14+δ1式子（5-1）、(5-2)中n的系數(shù)取1.5，最大接觸應(yīng)力式子為：σmax=1.5Qπab式子里的a表示接觸橢圓的長半軸，b表示接觸橢圓的短半軸。通過上式理論分析在結(jié)合圖所示的靜應(yīng)力仿真分析云圖可知，接觸處的正壓力主要為滾珠與內(nèi)外圈接觸部位，其值沿曲面軸向與法向變化與式的接觸理論分析一致。4.3疲勞計(jì)算結(jié)果此次分析設(shè)定恒定幅值載荷對軸承進(jìn)行疲勞壽命預(yù)估。恒定幅值載荷疲勞敏感性曲線圖可以顯示出部件的壽命，損傷或安全系數(shù)在臨界區(qū)域隨載荷變化而變化的關(guān)系。這里設(shè)置疲勞強(qiáng)度因子為0.8，載荷變化的極限范圍為0%、150%，由此獲得軸承結(jié)構(gòu)的疲勞敏感性曲線。疲勞敏感度曲線圖為安全因子分布云圖。由圖中數(shù)據(jù)可以分析出，結(jié)果與實(shí)際工作時(shí)的疲勞破壞效果一致。此次所用軸承的最小安全影響因子為0.40674，軸承內(nèi)圈是最先產(chǎn)生疲勞破壞的部位。在后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，可以通過更換其他內(nèi)圈材料和內(nèi)圈與滾珠接觸部位的尺寸參數(shù)來提高軸承內(nèi)圈的使用壽命。通過疲勞敏感性曲線的數(shù)據(jù)可得，在載荷變化幅度為0～3%范圍內(nèi)時(shí)，軸承的壽命沒有受到太多的影響，但在載荷變化幅度超過140%時(shí)則直接對軸承造成破壞不滿足設(shè)計(jì)要求，通過上述分析可為軸承在設(shè)計(jì)中驗(yàn)證軸承疲勞壽命是否滿足要求提供參考安全因子云圖4.4振動疲勞壽命計(jì)算疲勞壽命計(jì)算常用的S-N曲線，也就是應(yīng)力-壽命曲線，可以用來反映載荷與疲勞失效的關(guān)系以及應(yīng)力幅與疲勞壽命的關(guān)系。影響曲線的因素有很多,包括材料延展性與加工工藝、化學(xué)環(huán)境、載荷環(huán)境、幾何形狀結(jié)構(gòu)、表面光滑度等等。S-N曲線一般使用在零件的彈性變形中。疲勞破壞一般有兩種，應(yīng)力疲勞和應(yīng)變疲勞。應(yīng)變疲勞又可以稱作塑性疲勞，是在工作應(yīng)力接近材料屈服強(qiáng)度或者高應(yīng)力的情況中，應(yīng)力循環(huán)在1×10?6以下的疲勞。應(yīng)力疲勞也能稱呼為高周疲勞，是在工作應(yīng)力低于材料的屈服極限的情況中，應(yīng)力循環(huán)數(shù)在由前幾章的數(shù)據(jù)可知該軸承工作應(yīng)力低于材料的屈服極限，疲勞壽命高，因此本次分析主要考慮高周循環(huán)的情況，使用S-N曲線進(jìn)行疲勞壽命分析，即全壽命分析方法。得到的S-N曲線。S-N應(yīng)力曲線從應(yīng)力曲線圖可以看出以下兩點(diǎn)：（1）曲線主要反映應(yīng)力幅與失效循環(huán)次數(shù)的關(guān)系。（2）隨著時(shí)間與循環(huán)次數(shù)的不斷變化，軸承中受到破壞的部位也不斷變化，直到軸承斷裂。通過有限元分析，對軸承的循環(huán)次數(shù)的疲勞壽命求解，可得疲勞壽命由疲勞壽命分析云圖可知，當(dāng)設(shè)置軸承外圈與滾動體、軸承內(nèi)圈與滾動體之間的滾動摩擦因數(shù)為0.001，對深溝球軸承內(nèi)圈施加角速度10rad/s，對軸承外圈不施加角速度時(shí)，軸承的壽命范圍為20727～1×106次，壽命較小處為軸承的滾珠外側(cè)和軸承內(nèi)圈部位，但是壽命薄弱處較少，可為后續(xù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考。

結(jié)論與展望結(jié)論（1）通過靜力分析，得到了軸承的應(yīng)力總變形圖和平均應(yīng)力云圖，并得到了軸承的最大變形量為0.0123mm,最大平均應(yīng)力為15.5MPa。（2）通過模態(tài)分析得出軸承的低階模態(tài)振型變化量較大，主要對內(nèi)圈的軸向振動變形較為明顯，并且在模態(tài)2中振動變形達(dá)到最大，可以判斷容易破壞的部位是在內(nèi)圈與滾珠接觸處，為提高軸承的可靠性及壽命，可以在與軸承的內(nèi)圈與滾珠接觸部位提高加工精度或?qū)L道進(jìn)行特殊處理，以提高滾道的光滑度及強(qiáng)度。為軸承結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及加工提供參考。（3）結(jié)合有限元靜應(yīng)力及模態(tài)分析結(jié)果，搭建了軸承結(jié)構(gòu)的諧響應(yīng)分析模塊，獲得了軸承內(nèi)圈沿X、Y、Z方向上的位移響應(yīng)曲線。分析出X、Y、Z方向所造成的影響都不可忽視，在后期優(yōu)化和加工工藝中通過設(shè)計(jì)特定的工裝來優(yōu)化軸承的結(jié)構(gòu)，諧響應(yīng)分析結(jié)果也為后期同類產(chǎn)品的優(yōu)化提供參考。（4）通過利用材料的S-N曲線理論以及赫茲接觸理論開展了軸承結(jié)構(gòu)的疲勞壽命分析，