【《负载模拟器零部件受力探析与校核计算过程案例》2000字】

负载模拟器零部件受力分析与校核计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u2747负载模拟器零部件受力分析与校核计算过程案例 1236641.1导言 1123301.2平键选取与校核 149591.3端盖处螺钉选取与校核 2255421.1.1轴承受力计算 212641.1.2强度校核 3104991.1.3结论 4107611.4轴承校核 449671.4.1受力计算 4136721.4.2轴承校核 427601.4.3结论 460001.5转轴校核 4200501.5.1弯扭分析 4188281.5.2转轴强度校核 553591.5.3结论 6259851.6ANSYS受力分析计算 61.1导言由于最大力矩大于等于15000N/m,按照50000N/m来设计，远远大于最大弹性力矩的7000N/m和最大摩擦力矩的5000N/m，故本次受力分析和零部件校核只按照最大力矩来进行，暂不考虑摩擦力矩和弹性力矩的加载。1.2平键选取与校核常值力矩是通过液压缸和摆臂来实现，而摆臂是通过平键和转轴连接来传递力矩的。查机械设计手册得，普通平键连接的强度计算公式为σp式中：T——转矩，N•m；h——键的高度，mm；l——键的长度，mm；d——轴的直径，mm。根据已知数据可得，T为50000N•m，d为190mm，键的截面尺寸b•••h由键的标准选取。但考虑到力矩较大，故选取b•••h为40mm×40mm，长为80mm的平键。将这些数据代入公式（3-1）进行计算得：σ此设计的载荷为静载荷，查材料的许用挤压应力表得，钢的许用挤压应力为150MPa。可见连接的挤压强度不够。考虑相差较大，改用双键会对轴的强度产生削弱，故采用合金材料。结论：最终设计的键的长宽高分别为40mm、40mm、80mm，但由于计算得出的挤压应力较大，需要采用机械强度较高的合金材料。1.3端盖处螺钉选取与校核4×M36双头螺钉1.1.=1\*Arabic1轴承受力计算当对作动器加载50000N/m的最大常值力矩时，摆臂长为590mm则液压缸对摆臂提供的力为F=M受力分析如下图所示，距离单位为mm。F——摆臂和加载台处液压缸提供的力转化到转轴上而得；F作——由于对作动器施加负载而产生的反作用力，按照板端部距转轴中心长为400mm计算，

F作=MF1——双轴承处上端盖对轴承起的作用力；F2——单轴承处上端盖对轴承起的作用力。由力矩平衡得，F1×解得F1=162478N由受力平衡得，F1+F2=F+F作解得F2=47522N1.1.=2\*Arabic2强度校核由于每处有两个螺栓，则比较F1/2和F2/2得，靠近摆臂处的螺栓受力较大。σ=4×F1/2D——螺栓直径，mm。当控制预紧力时，安全系数S为1.2至1.5.这里取1.5.σ=65×1.5=97.5MPA45钢可以满足需要。1.1.3结论靠近摆臂处螺栓受力较大。45钢可以满足工作需要。1.4轴承校核1.4.1受力计算接近摆臂处轴承径向力F1=162478N,方向向下。摆臂对面径向力F2=47522,方向向下。由于接近摆臂处有两个轴承在同一处，故每个轴承承受的径向力为F3=F21.4.2轴承校核本设计中轴承主要承受径向载荷，故选用深沟球轴承，内径为190mm。深沟球轴承主要承受径向载荷，也可同时承受小的轴向载荷。故不再进行计算。查国标得，6238深沟球轴承额定动载荷为255KN,大于三个轴承的径向力。1.4.3结论深沟球轴承满足设计需要。1.5转轴校核1.5.1弯扭分析如图所示为我所做的扭矩图和弯矩图，其中M2和M1分别表示在摆臂和加载台处弯矩分别取得局部最大值。M1=162478N×M2=85000N×112.5mm=−18278.8T=50000N•m1.5.2转轴强度校核加载台处轴为方形，可以满足要求，故只需校核靠摆臂处轴即可。已知轴的弯矩和扭矩后，可针对危险截面（摆臂附近）作弯扭合成强度校核。按照第三强度理论，计算应力σ=σ——轴的计算应力，MPa；M——弯矩，N•mm；T——扭矩，N•mm；𝛼——折合系数，当扭转切应力为脉动循环变应力时，取值为0.6；W——轴的抗弯截面系数，mm3。W≈0.1d3，d为轴的直径。轴的材料一般为碳钢和合金钢。查表得均满足弯曲疲劳极限，选用45钢即可。45钢许用弯曲应力σ−1=60MPa1.5.3结论45钢材料的轴可以满足设计需要。1.6ANSYS受力分析计算有限元方法研究是通过将模型划分成为一个又一个网格，通过计算机来计算每个网格单元的微小形变，将小形变放大显示出来。由于没有作动器，故仅通过有限元分析方法对负载模拟器三维模型进行固有频率的计算。首先是三维模型的建立，通过第二章对方案的设计，加载方案大致已经确定。在三维软件中一个零件一个零件的绘制，最后将它们都添加至总装里面并相互配合。三维模型建立完毕后，需要将sw中文件另存为x-t文件，再将其将其导入有限元软件中即可。由于在小零件或者复杂零件处建立网格划分，会因为网格划分不均而不能进行分析计算，容易出错，无法得出最终的结果。故需要将将比较复杂的深沟球轴承替换为圆环，同时将微小的螺钉、螺栓抑制，即不对其进行模拟计算，重新建立模型后倒入。网格划分后导入固定支撑，将总形变添加到求解结果就可以，就可以进行求解了。求解结果如下图1和图二所示：图1.1固有频率有限元分析从图中可以看出，计算出的一到六阶固有频率分别为：61.7HZ、88.9HZ、91.9HZ、106.4HZ、118.9HZ和139.3HZ。在50HZ到150HZ中间，负载模拟器装配体容易引发共振，对装置有很大的破坏作用。图1.2最大常值力矩加载装配体形变从图1.2中可以看出，当在力传感器上施加一个向上的力，通过