基于乌龟壳结构的仿生球轴承静力学仿真分析

摘要

为了减轻轴承滚动体的质量,通过分析仿生乌龟壳的层状结构,提出了一种三层材料滚动体的仿生球轴承结构.首先,对符合赫兹理论的实心球轴承进行了接触应力的计算;然后,利用Workbench软件对实心球轴承进行了静力学仿真,得到了在误差允许范围内的仿真值与理论值;最后,利用该分析流程对不同中间层厚度滚动体的仿生球轴承进行了静力学分析,并将其与实心球轴承进行了相应的对比分析.研究结果表明:随着滚动体中间层厚度的增加,仿生球轴承的最大接触应力呈现出非线性下降趋势,且应力均低于实心球轴承;仿生球轴承的最大等效应力呈现出先减小、再增大的趋势;在设计的仿真试验中,当滚动体中间层厚度为5.0 mm时,仿生球轴承的最大等效应力最低,且低于实心球轴承;该研究结果可以为球轴承滚动体的结构设计提供理论依据.