本文原刊登于Ansys Blog：《Bearing Calculations No Longer a Lot to Bear with Easy-to-Use Automation Tool》

作者：David Bourbonnais | Ansys戰略客戶經理

編輯整理：郭臻 | Ansys結構產品技術經理

眾所周知，螺母和螺栓在一起能夠用于緊固部件，但讓部件保持運動的大功臣則是軸承。在機械工程中，軸承是幫助平衡運動和減少運動部件之間產生摩擦的機器元件。例如，軸承可以控制部件的線性運動或繞軸旋轉，還可以通過控制影響部件的矢量來防止運動。

如此纖小的元件竟有如此強大的功能，因此軸承計算無疑是機械設計中最具挑戰性的領域之一：精度至關重要。為了實現整體設計的成功，必須對軸承進行精確建模。但要獲得各種各樣的軸承特性和幾何細節，對于工程師和設計人員來說并不容易。

作為全球領先的軸承制造商，SKF利用SKF Bearing開發了一款解決方案，這是一個免費的應用編程接口（API），通過提供對10,000多種軸承型號的準確剛度數據的訪問，能夠簡化軸承選擇、分析和仿真的繁瑣過程。

SKF Bearing為嵌入到Ansys Mechanical中使用而設計，可在結構有限元分析（FEA）期間使軸承選擇過程變得簡單和自動化，因此無論初學者還是專家，所有用戶都能輕松進行仿真。

SKF總部位于瑞典，并在全球各地設有辦事處。該公司提供的解決方案可用于減少摩擦和二氧化碳（CO2）排放，同時提升機器的正常運行時間和性能。SKF不僅專注于開發，還大力投資研發（R&D）并高度重視可靠性和可持續性，從而推動智能、清潔發展。

該公司的主要產品和服務涉及旋轉軸，包括軸承、密封件、潤滑管理、人工智能（AI）系統和無線狀態監控。此外，除了實體的零部件和硬件產品，SKF還開發了軸承仿真軟件和建模解決方案，包括與第三方工具集成的API，以幫助客戶更準確、更輕松地仿真軸承。

此前，SKF工程軟件部門產品經理Hedzer Tillema在Ansys Level UP 3.0工程仿真大會上介紹了最新的API之一。

SKF高管在Level Up 3.0工程仿真會議上介紹了SKF軸承APP應用

SKF Bearing是通過Ansys應用定制化工具包（ACT）開發而成，該工具包通過創建定制化指導流程（被稱為“向導”），使團隊能夠實現工作流程的自動化。這些向導為用戶提供了可訪問的分步式界面，并針對選定的任務和程序來定制應用。如上所述，SKF Bearing旨在簡化Mechanical中的軸承建模和FEA仿真。

Tillema表示，SKF持續的仿真集成有助于支持最近的“左移測試”的行業趨勢，這意味著工程師和設計人員在開發周期早期階段就能夠使用仿真和虛擬測試。通過將仿真積極引入開發的早期階段，而不是將其作為后期驗證工具，開發團隊可以更快地獲得關鍵洞察，從而為設計提供信息，防止設計失敗并加快產品上市進程。

借助仿真集成和聯合解決方案，SKF使更多的工程師和設計人員都能夠充分利用數字化轉型和仿真技術。

Tillema認為，軸承建模涉及的三大挑戰是：

1. 高度非線性的組件對整個系統具有顯著影響，如果不進行詳細分析，這些影響可能難以被預測

2. 軸承類型多種多樣

3. 詳細的微觀幾何結構和屬性對整個系統具有相當大的影響。此外，這些屬性被視為機密的知識產權，所以在設計軸承模型時，它們通常是不可用的

因此，傳統的軸承建模方法涉及多次試錯法，這些嘗試往往不僅耗時，而且成本高昂。

“為了克服這些挑戰，我們有何對策？”Tillema向Level Up 3.0大會的與會者提出了這個問題。“我們的方案是SKF Bearing應用，它有助于減輕仿真工程師開展軸承建模的負擔。”

因此，這款應用并非用于精細化地仿真滾動軸承或研究軸承性能的影響。事實上，SKF Bearing的用途在于幫助準確表示軸承剛度，以增強和簡化軸承仿真。

SKF軟件開發人員Abhinand Pusuluri在Level UP 3.0會議上展示SKF軸承的應用：通過SKF的NU 315 ECP單排圓柱滾子軸承

只需點擊鼠標，SKF Bearing即可為您計算模型所需的測量值。軸承采用剛性環法進行建模，同時應用程序與SKF云服務器通信，以獲得真實軸承剛度的準確表示。為確保真實性，這種表示方法考慮了滾動元件和軸承滾道之間的詳細接觸以及軸承的完整微觀幾何結構。因此，SKF Bearing具有許多優勢，包括：

• 簡化軸承分析和仿真，并使其易于使用

• 可訪問超過10,000種軸承型號，其中包含所有常見的軸承類型

• 基于云的在線工具可確保提供最新的軸承數據，包括宏觀和微觀幾何結構，這有助于表示最準確的軸承剛度

為了進一步提高精度，SKF Bearing應用采用了兩種建模方法：

1. 主要用于靜態分析的非線性剛度模型，其中可以檢索最終的軸承載荷

2. 主要用于動態分析（如諧波振動頻率分析）的恒定剛度模型

此外，您可以選擇軸承表面并輸入您想在模型中使用的軸承的坐標系。更方便的是，可以使用SKF在線計算工具SKF Bearing Select來查找最適合您項目的軸承列表。此外，還可以輸入獨特的參數，如間隙和速度。

利用SKF軸承應用程序和Ansys Mechanical在力矩中快速生成的軸承仿真結果

軸承剛度會對機器和系統行為產生重大影響。利用SKF Bearing，可通過易于使用的向導輕松創建滾動軸承模型，準確顯示軸承剛度，并可直接訪問SKF目錄中的10,000多個軸承型號。想要了解更多詳情，可通過Ansys應用商店（Ansys Store）免費下載SKF Bearing：https://catalog.ansys.com/product/63497ec83c6398b6fea1184a/skf-bearing

在Ansys應用商店（Ansys Store）免費下載SKF Bearing：https://catalog.ansys.com/product/63497ec83c6398b6fea1184a/skf-bearing

Ansys Mechanical是業界領先的有限元求解器，具有結構、熱學、聲學、瞬態和非線性功能，可幫助改進建模。

https://www.ansys.com/zh-cn/products/structures/ansys-mechanical