曳引机机座和端盖图资料

第2章 曳引机机座和端盖图2.1机座和端盖零件图WTY1-1000-160曳引机的机座和端盖的零件图分别如下图2.1和2.2所示。图2.1 WTY1-1000-160机座零件图图2.2 TD103-24端盖零件图2.2曳引机整体受力和3D模型 该曳引机主要受重力作用，轮毂上受到电梯桥厢对它的拉力和转动产生的力矩，转子上电磁作用产生的力矩和定子上产生的反作用力矩，其整体受力情况如图2.3所示。曳引机整体安装在工字钢梁上，包括曳引机转子环、转子、曳引轮、后端盖、前轴承外盖、转轴、前轴承、后轴承、花键、螺钉、机座、工字钢梁等主要部件，部件中的修饰或装配圆角、导角等非结构性设计被简化，其3D模型如图2.4所示。图2.3 曳引机整体受力情况 图2.4 曳引机安装3D模型2.3曳引机整体安装网格图曳引机有限元网格模型采用三维四面体单元分网方式，并生成其爆炸视图。装配中螺钉连接以及过盈配合采用Tie连接，其他部分的接触采用的普面面接触方式，从而保证总装图的各个部件之间能够进行有效的约束。边界条件施加情况如下，工字钢梁两端面的6个自由度均被约束住，施加在曳引轮、定子转子环上的扭矩以及加在曳引轮上的压力通过耦合到中间轴的方式进行加载。其整体安装网格如图2.5所示。图2.5 曳引机整体安装网格图第3章 结构静力学分析3.1线性静力学分析基础知识3.1.1 静力学分析概述 结构线性静力学分析是零件结构分析最基础的部分，主要用于解算线性和某些非线性（如缝隙和接触单元）的结构问题，用于计算结构或者零部件中由于静态或者稳态载荷而引起的位移，应变，应力和各种力。这些载荷可以是外部作用力和压力，问态惯性力（重力和离心力），强制（非零）位移，温度（热应变）。UG NX高级仿真支持的线性静力学分析的解算器主要有以下几类。1）NX Nastran-SETATICS 101，单个约束：该解算类型可以创建具有惟一载荷的子工况，但是每个子工况均使用相同的约束条件（包括接触条件）2）NX Nastran-SETATICS 101,多个约束：该解算类型可以创建多个子工况，每个子工况既包括唯一的载荷又包括唯一的约束，设置不同子工况参数并提交结算作业时，结算器将在一次运行中求解每个子工况。考虑到端盖和机座所受载荷和约束相对较简单，本文所作静力学分析的解算器为NX Nastran-SETATICS 101，单个约束类型。3.1.2静力学分析的一般流程做结构静力学分析的软件很多，使用操作流程一般归纳为如图3.1所示，不同的分析软件其操作过程和步骤大同小异。创建有限元模型（1）材料属性（2）单元属性（3）网格划分创建仿真模型（1）设置边界约束（2）施加载荷开始图3.1 静力学分析流程图3.2机座及端盖的有限元仿真3.2.1材料类型UG软件本身提供了一些常用材料的材质库，用户可以自行选择，编辑或定义，这里采用球墨铸铁分别对曳引机机座和端盖建立有限元模型，其主要属性参数见表3.1如下：表3.1 材料属性参数表模拟材料类型质量密度 kg/mm3弹性常数 E/GPa泊松比强度极限/Mpa屈服极限/MpaQT400-157.11E-061620000.25400250HT2507.15E-06900000.32602153.2.2 单元类型为模拟机座和端盖的结构，均应用UG NX7.0 建模工具，采用三维实体，自下而上分别建模，并对实体模型应用分割、映射法划分单元。为建模过程的逻辑运算及划分单元的顺利进行，对于一些细小孔洞及小的倒角、过渡圆角，在考虑对结构受力影响不大的前提，作了适当的削减，最终得到了简化的机座和端盖的实体模型。根据曳引机机座和端盖的受力情况和几何形状，对于机座和端盖两部分有限元模型均采用了三维十节点四面体线性单元（单元代码C3D10: A 10-node linear tetrahedron.）3.2.3 网格划分网格划分是 CAE 软件进行模拟计算的关键步骤之一，网格划分的质量精度高低直接关系到分析结果的优劣，而网格自动划分的关键是合理给出自动划分信息，可以根据要求选用不同的网格划分方法，也可以根据要求灵活地控制生产的单元数量以及网格的密度，从而提高求解精度。根据曳引机机座和端盖的受力情况和几何形状，对于机座和端盖两部分有限元模型均采用了三维十节点四面体线性单元（单元代码C3D10: A 10-node linear tetrahedron.）其运算精度高，同样计算所需的时间也相对较长。其有限网格模型如图3.3和3.4所示。图3.3 端盖的有限元网格模型图图3.4 机座的有限元网格模型图为模拟机座和端盖之间实际的装配和相互约束关系，对于曳引机机座和端盖两部件的有限元模型，在装配接触面上设定全部自由度约束（Tie）。装配后的有限元模型如图3.5所示。图3.5 机座和端盖的装配模型3.3载荷及边界条件3.3.1 整体受力 根据曳引轮受力状况及曳引机整体结构，推出在曳引机正常运行中（此时忽略制动器对结构的约束作用）整机受力状况，按理想约束与加载，确立了简化的力学模型，如图3.6和3.7 所示 图3.6 曳引轮受力示意图 图3.7 曳引机整机受力简化模型其中 ,根据实际载荷（轿厢按 125%额定载荷加载）及曳引机结构知：当轿厢平稳运行时，,从而有：, ,当电梯启动和停车过程中，轿厢有向下的加速度，考虑其产生的附加惯性力，则,.从而有:, ,其余参数同上。3.3.2 机座和端盖的约束及受力机座和端盖的约束主要是机座下底面及底脚螺栓孔处受到的螺栓的约束和机座与端盖装配时的面面粘合约束，载荷则主要来自于机座轴承和端盖轴承处对应于轮毂和轴所受约束的径向反力，分别为和；及机座上定子铁心装配处用于约束定子铁心的轴向力偶矩，为。3.3.3 有限元模型的加载和约束根据上述受力状况，对于装配后的曳引机支承部件（机座和端盖）有限元模型，在机座底脚螺栓孔处施加固定约束，在机座和端盖连接处施加面面粘合或面面接触约束。有三组载荷施加于该装配模型上：（1）机座轴承装配处相应部位的径向面分布力，对于电梯平稳运行和加速运行，均值分别为1.90 和1.93。（2）端盖轴承装配处相应部位的径向面分布力，对于电梯平稳运行和加速运行，均值分别为1.31 和1.33。（3）机座定子铁心装配处沿圆周表面的切向面均布力，其值为 和。有限元模型的加载和约束情况如图3.8所示。目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1项目背景及意义11.2 课题研究的现状与发展21.3 课题研究的方案和步骤3第2章 曳引机机座和端盖图42.1机座和端盖零件图42.2曳引机整体受力和3D模型52.3曳引机整体安装网格图6第3章 结构静力学分析73.1线性静力学分析基础知识73.1.1 静力学分析概述73.1.2静力学分析的一般流程73.2机座及端盖的有限元仿真83.2.1材料类型83.2.2 单元类型83.2.3 网格划分83.3载荷及边界条件103.4 应力应变分析133.4.1 机座及端盖采用QT400材料133.4.2 机座及端盖采用HT250材料183.5 结构静力学结果分析22第4章 结构疲劳分析244.1 疲劳分析基础知识244.1.1 疲劳分析知识概述244.1.2 疲劳分析主要参数254.1.3 疲劳分析操作流程264.2机座及端盖有限元建模264.2.1 有限元参数设定264.2.2 材料疲劳载荷的设定274.2.3 材料疲劳曲线274.3 结构疲劳分析及结果总结284.3.1 材料为QT400疲劳分析结果294.3.2材料为HT250疲劳分析结果324.4疲劳分析结果及论