利用SolidWorks软件优化轴承产品设计

1 前言

    随着产品设计技术的不断专业化、精细化要求，在产品的设计阶段对产品工况进行模拟，验证产品是否符合设计目标要求，找出可能存在问题的区域，并评估设计更改以提高产品质量是新产品设计的发展趋势。作为一种三维仿真软件在产品开发过程中正在得到广泛的应用。

2 简介

    （图1）是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM的桌面集成系统，是第一个在Windows环境下实现的机械三维CAD软件。它采用非全约束的特征建模技术，其设计过程全相关，可以在设计的任何阶段对设计进行修改，同时自动实现与之相关的更新。对产品进行造型、初步的应力分析，通过在计算机上进行仿真测试，取代昂贵并费时的实地测试，降低产品成本及上市时间。

    图1 工作界面

3 利用进行优化设计

    3.1 参数化建模

    利用及其插件模块制作轴承模型，真实显现轴承在其安装位置、工况条件下的运行状态，在一定程度上反映了轴承运动的真实情况。将它应用于产品的开发设计中，可在产品设计早期阶段进行虚拟运动仿真或找出设计问题，既能提高工作效率，又能降低产品制作成本，方便人们进行产品信息交流。有限元仿真分析的合理性很大程度上取决于模型建立的正确性，目前在有限元仿真分析中大多采用相近或者简略模型，因此导致计算结果与实际情况存在较大差异。应用基于等三维设计软件超强的建模技术，实现与通用有限元分析软件之间数学模型和数据的转换与传输，完成有限元仿真模拟前复杂模型的建立工作，弥补有限元软件建造复杂模型方面的不足，从而实现有限元仿真分析的快速、准确、有效性。

    图2是利用制作的调心球轴承三维模型。该模型反应了轴承各个零件的形状、相对位置关系。

    图2 调心球轴承三维造型

    3.2 加载边界条件

    模型建造完成后，需要模拟轴承实际的工况条件，将轴承与轴、轴承座的配合情况，轴、轴承座、轴承等部件相关的材料属性、轴承的工作转速、轴承所承受的径向、轴向载荷方向、大小、轴承工作时的温度情况、润滑方式、润滑剂的相关参数等诸多因素加载到轴承模型中，使轴承的模拟情况尽可能接近实际的工况要求。

    3.3 仿真模拟计算