SolidWorks Simulation图解应用教程（三）
在上一期中，我们用一个实例来详细介绍了应用SolidWorks Simulation进行零件线性静态分析的全过程，本期将为您介绍轴承的静态分析过程。

一、轴承的线性静态分析
1.启动SolidWorks软件及SolidWorks Simulation插件
通过开始菜单或桌面快捷方式打开SolidWorks软件并新建一个零件，然后启动SolidWorks Simulation插件，如图1 所示。

2.分别新建如图2～图5所示零件
3.装配轴承并按如图6所示建立简化(即半剖)配置
图1 启动软件及Simulation插件
图2 内圈及将内表面水平分割为两部分
图3 外圈
4.线性静态分析
(1)准备工作。

因为本例我们将给轴承添加一轴承载荷，根据轴承载荷的特点，需作如下准备工作。

1)将轴承内圈内表面分割为上、下两部分，如图2所示;
2)将滚动体表面也分为上、下两部分(因为后续的约束会用到);
3)建立如图7所示坐标系(后续载荷指定会用到);
4)建立如图8所示的基准面(约束滚动体会用到)，最后激活半剖配置。

(2)单击“S i m u l a t i o n”标签，切换到该插件的命令管理器页，如
图9所示。

单击“算例”按钮下方的小三角，在下级菜单中单击“新算例”按钮，如图10所示，在左侧特征管理树中出现如图11所示的对话框。

图4 滚动体及将表面水平分割为两部分
图5 保持架
图6 装配轴承并建立半剖配置
(3)在“名称”栏中，可输入您所想设定的分析算例的名称。

我们选择的是“静态”按钮(该按钮默认即为选中状态)。

在上述两项设置完成后单击“确定”按钮。

我们可以发现，插件的命令管理器发生了变化，如图12所示。

( 4 ) 指定各个零件不同的材质。

单击“ 零件”前的“+”号，展开所有零件，如图13所示，然后“右键”单击“保持架-1”，如图14所示，在快捷菜单中选择“应用/编辑材料”命令。

在“材料”对话框中选择“A I S I 1020”，该材料的机械属性出现在对话框右侧的“属性”标签中。

如图15所示，然后单击“确定”按钮完成材料的指定。

如果你所用材料的性能参数与软件自带的有出入，可按上期方法进行设定，本期不再重复。

同样按上述方法，赋予滚动体、内外圈的材料为：镀铬不锈钢(均在钢的下级目录中)。

图7 建立坐标系
图8 建立基准面
图9 插件面板
图10 新建算例
图11 选择分析类型
图12 打开算例后的命令面板
注：实际分析时请按实际的轴承用钢进行，分析方法不变。

(5)添加约束。

1)单击“夹具”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现对话框。

在图形区域单击外圈的外圆柱(见图16)，“面<1>@外圈-1”出现在“夹具的面、边线、顶点”框内，并单击“确定”按钮，如图17所示。

图13 展开所有零件
图14 给单个零件应用材料
图15 应用材
图16 选择外圆柱面
图17 选择后的对话框
2)单击“夹具”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“固定几何体”按钮，此时在左侧的特征树中出现对话框。

单击“高级”，展开“高级”
面板，如图18所示。

单击“在圆柱面上”按钮，在图形区域单击内圈的内
圆柱面(见图19)，然后再在“平移”面板中分别单击“圆周”按钮(限制圆周方向的运动)和“轴向”按钮(限制轴向的运动)，并设定后面的数据为0，如图20所示。

单击“确定”按钮。

3)类似于上一步骤，添加新的夹具。

在高级面板上单击“使用参考几何体”按钮，在图形区域单击滚动体的两个半球面及基准面6，如图21所示，然
后再在“平移”面板中分别单击“沿基准面方向1”按钮和“沿基准面方向
2”按钮(用于限制沿平面方向的运动)，并设定后面的数据为0，如图22
所示，单击“确定”按钮。

同理添加其他滚动体与相应基准面之间的约束，如图23所示。

4)类似于步骤1，添加如图24所示四个点的“固定几何体”约束。

图18 高级面板
图19 选择内圈圆柱面
图20 约束设置
图21 选择滚动体及基准面图22 约束设置
5)类似于步骤2，添加如图25所示的六个面的“对称”约束，因为该装配体具有对称关系，所以我们可以只分析一半，因此这里添加一个对称的约束。

(6)单击“外部载荷”按钮下方的小三角，并单击下级菜单中的“轴承
载荷”按钮。

在图形区域中单击如图26所示的内圈内圆柱面，“面<1>@内圈
-1”出现在“轴承载荷的圆柱面” 框内，然后激活“选择坐标系框，在
特征树中选择“坐标系2”，“坐标系2”出现在“选择坐标系”框内，然后再按图27设置轴承载荷后单击“确定”按钮 (在这里我们在Y 方向上向下施加12,000N的力)。

(7)如图28所示，右击“连结”下的“全局接触：接合”→“编辑定义…”，在弹出的对话框中将接触面设置为“自由(无交互作用)”后单击“确定” 按钮，如图29 所示。

图23 添加其他约束
图24 选择滚动体及基准面
图25 添加对称约束
图26 选择圆柱面
图27 设置轴承载荷
(8)在命令管理器中单击“连接”按钮下方的小三角，并单击下级菜单
中的“相触面组”按钮。

在出现的对话框中激活“组1的面、边线、顶
点”，在图形区域中单击如图30所示的内圈外圆柱面，然后激活“组2的面”，在图形区域中单击如图30所示的滚动体半球面。

设置完成后单击“确定” 按钮，如图31所示。

同理设置外圈内滚道与滚动体另半球的“相触面组”约束，局部的相触面组约束将替代全局接触。

(9)右击如图32所示的“网格”，在快捷菜单中单击“ 生成网格…”命令，在左侧特征树中按图33所示设置完成后单击确定按钮，系统将模型网格化，结果如图34 所示。

在图33网络参数设置中，参数一般可用系统自动计算的结果，有特别要求的可自行修改上述参数。

图28 编辑定义
图29 设置接触面
图30 选择内圈滚道及滚动体半球面
图31 设置连接
图32 选择生成网格命令
图33 设置网格参数
(10)单击“运行”按钮，稍候即可完成分析过程，并将分析结果显示在“Simulation”算例树中结果文件夹。

5.查看分析结果
(1)von Mises应力图解，如图35所示，爆炸图解如图36所示。

(爆炸状态
需在分析前设置完成，在分析完成后显示爆炸视图即可。

)
图34 网格化
图35 查看von Mises(对等)应力
图36 查看爆炸状态下von Mises(对等)应力
(2)合力位移图解，如图37所示，爆炸图解如图38所示。

(3)对等要素应变图解，图略。

(4)模型的安全系数分布。

1)在Simulation算例树中右键单击结果文件夹，然后选择“定义安全系数图解”，如图39所示。

左侧特征树显示“安全系数”对话框，如图40所示。

2)将“准则项设为“最大von Mises应力”，如图41所示。

单击“下一步”按钮。

3)将“设定应力极限到”项设为“屈服力”，如图42所示。

单击“下一步”按钮。

4)选中“安全系数分布”项，如图43所示。

单击“确定”按钮。

我们可以看到，在图43的最下方，安全结果中列出基于所选准则的最小安全系数为0.0661923。

5)显示模型的安全系数分布图解，如图44所示。

(5)编辑安全系数图解。

在图45中显示出了安全系数在1以下的区域，即图中的红色区域，而蓝色区域则是安全系数在1以上的区域。

图37 查看合力位移图解
图38 查看爆炸状态下合力位移
图39 定义安全系数图解
图40 安全系数
图41 准则设置
图42 设置应力极限
图43 选中安全系数分布
图44 评估设计的安全性
图45 安全系数在1以下的区域
6.生成算例报告
至此，我们完成了轴承的线性静态分析。

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