基于SimMechanics模块的转盘轴承实验台模型的建立金美付JINMei-fu；鲜洁宇XIANJie-yu；张正伟ZHANGZheng-wei；吴洪彬WUHong-bin(南京农业大学工学院，南京210031)(CollegeofEngineering,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210031，China)摘要：转盘轴承实验台是一种根据转盘轴承工作特点设计的专用实验设备。木文采用Simulink软件中的SimMechanics模块搭建实验台机械结构的仿真模型。仿真模型是在有限元计算的基础上，将实验台结构简化为线性弹簧。仿真模型中的转盘轴承采用Zupan等提供的解析法简化。通过滚珠最大应力验证仿真模型结果的正确性，参照标准是美国国家可再生能源实验室提供的经验公式。SimMechanics仿真结果与经验公式、有限元模型结果比较，误差在10%以内，误差可以接受。SimMechanics仿真模型的精度不及有限元模型，但仿真模型实现了机械系统与控制系统在同一仿真环境中搭建，并且仿真模型的计算成木远小于有限元模型。Abstract:Wheelbearingtestbenchisaspecialexperimentequipmentbasedontheworkfeaturesofwheelbearing.ThispaperusesSimMechanicsmoduleofSimulinksoftwaretobuildbenchmechanicalstructuresimulationmodels.Thesimulationmodelsimplifiesthebenchtoalinearspringonthebasisoffiniteelementmethod.ThewheelbearingofsimulationmodelusesanalyticalmethodprovidedbyZupan.Thecorrectnessofsimulationresultsisvalidatedbyballsmaximumstress,thereferencestandardistheempiricalformulaprovidedbyU.S.NationalRenewableEnergyLaboratory.ComparedtoSimMechanicssimulationresults,empiricalformulaandfiniteelementmodelresults,theerrorisacceptablewhenlessthan10%.关键词：转盘轴承实验台；SimMechanics；滚珠最大接触hit力Keywords:wheelbearingtestbench；SimMechanics；themaximumcontactstressofball中图分类号：TH703文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）14-0025-02引言转盘轴承是一种能够同吋承受大轴向负荷、径向负荷和倾覆力矩等综合载荷，冋吋能实现支承、旋转、传动、固定等多种功能的一种特殊结构的大型轴承。转盘轴承也被称作冋转支承、旋转支承或冋旋支承。转盘轴承实验台机械结构布局如图1所示，由底座、下法兰简、转盘轴承、隔环、上法兰筒、加载盖、限位立柱、径向力加载架、驱动器支架组成。轴向力和倾覆力矩主要由两只垂直油缸组合加载。径向力由一只水平油缸加载完成。液压伺服系统广泛使用PID控制，它具有结构简单，操作可靠、稳定等特点。PID控制传统设计方法是在控制系统搭建完成后采用人工调整的方法进行的。这种方法调整控制参数耗吋费事。在仿真软件中仿真选择控制参数，需简化机械系统结构为传递函数、零极点方程或状态方程，这对于考虑滚珠接触应力的实验台，理论简化是十分闲难的。而采用有限元软件（如Abaqus）或者动力学仿真软件（如Adams）中建立模型分析吋，由于转盘轴承滚珠个数过多，冇限元计算难以收敛，而采用多软件联合仿真，其计算速度慢、内存占用多，不便于控制参数的选取。故直接采用Simulink软件中的SimMechanics模块搭建实验台机械系统的仿真模型。Simulink是基于MATLAB的框图设计环境，用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。SimMechanics是2001年10月MathWorks公司推出的一种可在Simulink环境下直接使用的模块集，可以仿真三维系统的平移和转动运动，提供一系列工具求解带奋静力学约束、坐标变换等在内的机构系统运动问题，并提供可通用Simulink模块与连接的检测与驱动模块，以获得整个系统的仿真。1建模原理建立转盘轴承实验台SimMechanics模型需要先建立有限元模型。可将实验台简化为图2所示的结构。加载盖与上法兰简考虑为一个整体，抽象成3个不同弹性系数的线性弹簧；下法兰简简化为一根水平线性弹簧。简化吋，底座做刚体考虑，并且忽略上、下法兰筒竖直方向的刚度，同时忽略加载盖水平方向的刚度。线性弹簧刚度需在对应载荷下的对冇限元模型读取位移，计算得出实验台刚度，等效弹簧刚度值列于表1。转盘轴承组件采用Zupan等人在文献［1］与文献［2］中所述方法...