基于Workbench的自润滑关节轴承有限元分析

针对REBDW-12型自润滑向心关节轴承，基于有限元分析方法，利用Solidworks软件进行轴承的参数化建模。结合AnsysWorkbench软件对自润滑向心关节轴承在两种不同工况下的静力学特性进行分析。输出了该关节轴承内、外圈的von Mises应力分布云图、位移云图以及内圈和外圈之间的接触应力分布云图，得出结论：仅加载径向载荷时，内圈承受的最大von Mises应力位于载荷的加载面，外圈最大等效应力出现在外表面外侧边缘，而最大接触应力则发生在外圈内表面受到挤压处。在承受联合载荷的情况下，轴承内、外圈的最大von Mises应力和最大接触应力均高于仅径向加载时的情况。考虑到关节轴承工作时摩擦生热对其性能的影响，对加载径向载荷下的关节轴承进行了热力耦合分析，结果表明：当关节轴承承受径向载荷并转动时，外圈内球面与内圈外球面之间的摩擦会形成摩擦热，且随着转速增加，温度呈上升趋势。

随着工业技术的发展和需求的不断增加，对机械设备性能的要求也日益提高。在众多机械传动元件中， 轴承作为支撑和传递机械装置运动的重要组成部分， 其性能对设备的工作效率和使用寿命影响巨大。

然而，在高速、高负载工况下，传统的轴承常常面临着润滑不足、摩擦损失大等问题，限制了机械设备的性能和可靠性。

为了解决这些问题，自润滑向心关节轴承作为一种新型的轴承结构应运而生。其相较于传统轴承无需外部润滑，摩擦损失较小，运行更为稳定，因而在机械工业、铁路运输、建筑工程等领域[1] [2] [3]应用广阔，得到了学者们的广泛关注。

随着工程数学与计算力学的发展进步，有限元分析技术被广泛应用于轴承力学性能的研究。向定汉等[4]利用Ansys 有限元分析软件对关节轴承结构进行优化，以提升轴承的耐磨性；李科委等[5]利用有限元法分析具有自润滑特性且承受径向载荷的轴承的受力和形变方面情况；胡宝根等[6]利用Ansys Work-bench 对额定静载荷下自润滑关节轴承的应力和变形进行了深入分析，以探究其性能特征；霍亚军等[7]在研究中采用Abaqus 软件及软件上进行定制开发的用户自定义程序， 对轴承结构进行了稳定性、物理过程耦合和热力学效应的综合分析；基于有限元法，段宏瑜等[8]分析了承载径向力对轴承的各构成部分的影响；林志埙[9]对可能导致关节轴承变形或磨损的径向外力或荷载的情况进行了分析；吴连平等[10]利用Abaqus 软件通过调整工艺参数来改善制造过程设计进行了虚拟正交试验， 通过有限数量的试验点对多个因素进行组合和分析，找到了最优的参数组合。

本文分析了自润滑向心关节轴承的静力学和摩擦特性。通过建立静力学模型探讨了自润滑向心关节轴承在不同工况下的受力分布情况，以及其承载能力和稳定性。并考虑其摩擦与热力的耦合效应，分析