基于FEM和RSM的深穴圆柱滚子优化设计

来源：计算力学学报杂志2015年第3期北京时间：

作者：张杰,梁政,韩传军

单位：西南石油大学 机电工程学院, 成都 610500,西南石油大学 机电工程学院, 成都 610500,西南石油大学 机电工程学院, 成都 610500

摘要：为消除圆柱滚子端部的应力集中现象,提高滚动轴承的疲劳寿命,对圆柱滚子内修形-深穴结构的形状控制参数(深穴开口度k、深穴长度l、深穴锥角α)进行了分析,建立了滚子接触有限元(FEM)模型。基于响应曲面法(RSM),建立了以滚子端部与中间接触应力差最小为优化目标,以k,l和α为设计变量的优化数学模型,并对响应面模型进行了求解,得到一组最优解,通过对比分析表明深穴滚子可以有效地降低滚子端部的应力集中现象,优化后深穴滚子应力分布更为均匀,避免了因局部应力过大而过早发生疲劳失效;采用FEM与RSM相结合的优化方法操作简单、效率高,可将其应用于其他机械零部件的优化设计。

关键词：深穴圆柱滚子,FEM,接触应力,RSM,优化设计,

基金资助：四川省科技创新苗子工程(2014-025);国家自然科学基金(51474180)资助项目.