• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      基于Ansys有限元仿真采棉機齒輪箱中間軸的強度分析

      2013-10-17 13:29:12張宏文
      制造業(yè)自動化 2013年21期
      關鍵詞:中間軸棉機小齒輪

      魏 敏,張宏文,朱 洪

      WEI Min,ZHANG Hong-wen,ZHU Hong

      (石河子大學 機械電氣工程學院,石河子 832000)

      0 引言

      我國作為生產(chǎn)棉花的大國,隨著采棉機的廣泛推廣和技術改進,機采棉含雜率的問題和棉花質(zhì)量等級的問題已基本得到解決。中間軸系統(tǒng)是采棉機傳動系統(tǒng)的重要組成部件,它的作用是把電動機動力經(jīng)中間軸系統(tǒng)齒輪箱變速,傳到采棉頭滾筒和水平摘錠上,保證采棉機的正常工作。

      采棉頭齒輪箱中間軸系統(tǒng)的主要作用是傳遞電動機的動力,把動力經(jīng)齒輪傳遞給采摘滾筒和摘錠,保證采棉機的正常工作。中間軸的結構參數(shù)設計,加工制造工藝流程及裝配時的精度都會影響中間軸系統(tǒng)的可靠性。采棉機在工作過程中,中間軸的所受應力是隨采摘滾筒負載大小變化的交變應力,如果中間軸長時間處在交變應力的作用下,中間軸容易產(chǎn)生疲勞破壞,而且破壞部位常發(fā)生在應力集中的部位,因此在正常工作狀況下受力的不穩(wěn)定及突變,都會引起中間軸的失效。一旦中間軸發(fā)生失效斷裂,就會影響到中間軸上其他零部件的正常工作狀況,降低中間軸系統(tǒng)工作精度,縮短其他零部件的使用壽命。

      本文通過傳統(tǒng)的理論計算方法得到中間軸在工作過程中的載荷數(shù)據(jù),并對中間軸進行強度和剛度校核,利用ansys有限元軟件對中間軸進行仿真分析,得出在工作狀態(tài)下中間軸的應力云圖和變形云圖,對ansys的云圖和理論計算方法進行對比分析,分析中間軸易發(fā)生破壞的部位,為中間軸的設計和制造工藝提供參考。

      1 中間軸系統(tǒng)工作過程分析

      1.1 中間軸系統(tǒng)的裝配圖

      在Solidworks環(huán)境下,利用工作界面里的草圖、特征及參數(shù)化建模方式,可以很方便的構建中間軸系統(tǒng)的主要零部件:中間軸、53齒輪、離合連接盤、23齒輪、壓力彈簧和軸承的三維實體模型。再利用Solidworks裝配功能插入和配合,完成中間軸系統(tǒng)的裝配圖,中間軸系統(tǒng)的裝配圖如圖1所示。

      圖1 中間軸系統(tǒng)的裝配圖

      1.2 中間軸系統(tǒng)的工作過程

      根據(jù)研究可知壓力彈簧是通過一定預壓緊力裝配在中間軸系統(tǒng)中,大齒輪的作用是把電動機的動力傳遞給主軸,并帶動離合連接盤轉(zhuǎn)動,離合連接盤再帶動小齒輪運動,小齒輪最終把動力傳遞給采摘滾筒,大齒輪在通過齒輪加速最終把動力傳到摘錠上。采棉機正常工作時,采摘滾筒所需動力小,離合連接盤軸向分力和脫開力始終小于預緊力,所以離合連接盤始終不脫開,采棉機正常工作。

      當采摘滾筒出現(xiàn)堵塞或負載過載時,采摘滾筒保持正常工作所需的動力增大,需要電動機輸出更大的功率,大齒輪獲得的功率增大,傳遞給離合連接盤扭矩增大,此時離合連接盤在軸向分力增大,當離合連接盤軸向分力和脫開力大于正常工作時彈簧的壓緊力時,小齒輪軸向移動壓緊彈簧,離合連接盤脫開。大齒輪和主軸空轉(zhuǎn),切斷傳遞給小齒輪的動力,采摘滾筒停止工作,保護小齒輪及后面的傳動裝置,離合連接盤脫開起到過載保護的作用。此時采棉機繼續(xù)前進,當采摘滾筒繞開時,離合連接盤在壓力彈簧的壓力下,推動小齒輪下移,使離合連接盤嚙合,采棉機又正常工作。

      中間軸是中間軸系統(tǒng)的核心部件,工作條件要求高,受力情況復雜,在正常工作情況下同時受到彎矩和扭矩的共同作用。如果中間軸發(fā)生失效,會影響中間軸上其他零部件的工作性能,降低整個采棉機的運動精度,縮短所有零部件的使用壽命。

      當采棉機正常工作時,離合連接盤處于嚙合狀態(tài),正常傳遞動力,此時傳遞的扭矩較小。當離合連接盤處于剛要脫開的臨界點時,離合連接盤此時傳遞的扭矩最大,軸向分力也最大,當軸向分力大于或等于彈簧推力和離合連接盤的脫開力時,離合連接盤脫開,切斷動力傳遞,小齒輪停止工作,大齒輪與中間軸結合部位所受的彎矩和扭矩最大。

      大齒輪傳遞的扭矩可按下式計算:

      2 中間軸的有限元仿真分析

      2.1 建立有限元模型

      為了減少有限元分析過程,在中間軸幾何尺寸不變的情況下,可以忽略倒角和圓角等結構。從零件圖中可知中間軸的材料為冷拉六角鋼10-26/40cr,經(jīng)過熱處理和表面氧化處理。大齒輪的材料也為40cr,經(jīng)過熱處理和表面氧化處理,中間軸和大齒輪的材料屬性如表1所示。網(wǎng)格的劃分會影響到有限元分析精度,采用四面體網(wǎng)格solid95劃分法對中間軸和大齒輪進行網(wǎng)格劃分,建立的有限元模型如圖2所示。

      圖2 模型網(wǎng)格劃分

      2.2 施加載荷及邊界條件

      大齒輪的中間孔為六邊形,中間軸的截面為六邊形,中間軸和大齒輪利用過盈配合進行裝配,大齒輪通過扭矩把動力傳給中間軸,當離合連接盤達到剛要脫開的臨界點時,大齒輪傳遞的扭矩為T=32.8N.m,給中間軸和大齒輪的裝配體施加載荷,并限制中間軸在兩端軸承處的X、Y和Z方向的自由度。通過Ansys解算器求解運算,可以得到中間軸在外載荷作用下的應力云圖、位移云圖如圖3、圖4所示。

      圖3 中間軸的應力云圖

      圖4 中間軸的位移云圖

      通過分析中間軸的應力云圖可知中間軸的應力最大值在軸邊緣(與大齒輪接合處),最大值為21.528 MPa。查設計手冊可知軸的許用彎曲應力35 MPa,故軸的強度滿足要求。

      從位移云圖可知中間軸變形最大位置在軸邊緣(與大齒輪接合處),其值為9.6×10-3mm,中間軸其他部位的變形很小,軸兩端位移最小。大齒輪的法面模數(shù)mn=4.23mm,軸的允許撓度:

      y=(0.01~0.03)mm=(0.0423~0.1269)mm>9.6×10-3mm,故軸的剛度滿足要求。

      3 中間軸的強度校核

      3.1 中間軸的強度計算

      當采棉機正常工作時,離合連接盤處于嚙合狀態(tài),正常傳遞動力,此時傳遞的扭矩較小。當離合連接盤處于剛要脫開的臨界點時,離合連接盤此時傳遞的扭矩最大,軸向分力也最大,當軸向分力大于彈簧推力和離合連接盤的脫開力時,離合連接盤脫開,切斷動力傳遞,小齒輪停止工作,大齒輪與中間軸結合部位所受的彎矩和扭矩最大。

      大齒輪傳遞的扭矩可按下式計算:

      1)作出中間軸的計算簡圖

      根據(jù)中間軸的結構,把中間軸當作簡支梁,支點取在軸兩端的軸承處,作出中間軸的計算簡圖,如圖5(a)所示。

      圖5 中間軸的受力分析及彎矩、扭矩圖

      2)求作用在中間軸上的外力和支反力

      中間軸在離合連接盤剛脫開的臨界點時,動力切斷小齒輪停止轉(zhuǎn)動,離合連接盤空套在軸,所以中間軸所受的外力有作用在大齒輪上圓周力Ft和徑向力Fr,作用在軸上的扭矩T,將作用在中間軸上的力向水平面和垂直面分解,然后再分別計算。

      1)垂直面上的支反力(如圖5(b)所示)

      2)水平面上的支反力(如圖5(c)所示)

      3)作彎矩圖

      (1)垂直面上截面B左側的彎矩(如圖5(b)所示)

      (2)水平面上截面B左側的彎矩(如圖5(c)所示)

      (3)合成彎矩圖(如圖5(d)所示)

      把垂直面和水平面的彎矩按矢量合成起來,其大小為:

      4)作扭矩圖(如圖5(e)所示)

      5)對中間軸的強度進行校核

      中間軸在正常工作時,中間軸傳遞的扭矩較小,當采摘滾筒負載過大時,中間軸傳遞扭矩增大,導致離合連接盤脫開,小齒輪停止轉(zhuǎn)動,此時截面B處所受的彎矩和扭矩最大,故截面B為軸的危險截面。中間軸單向轉(zhuǎn)動,取α=0.6。中間軸的材料為40cr,調(diào)質(zhì)處理,查設計手冊的[σ]=70Mpa。

      中間軸的彎扭合成強度條件為:

      所以中間軸的強度滿足要求。

      3.2 中間軸的剛度計算

      中間軸的彎曲剛度用撓度y及偏轉(zhuǎn)角θ來度量。中間軸受集中載荷和扭矩的共同作用,查機械設計手冊得出其撓度計算公式為:其中M為扭矩,E為彈性模量,I為慣性矩,l為支點間距,

      所以中間軸滿足剛度要求。

      4 結論

      利用ansys有限元分析軟件對中間軸系統(tǒng)進行靜力學分析,得到中間軸在工作狀態(tài)下的應力分布圖和位移分布圖,結合理論計算結果得出中間軸的危險部位,進行對比分析,驗證了ansys有限元分析方法的正確性,兩種方法研究的結果是一致的,結果表明中間軸在實際工況下的危險部位發(fā)生在與大齒輪嚙合部位,其分析結果對中間軸系統(tǒng)的設計和校核有重要指導意義。通過分析計算結果表明中間軸的結構設計合理,各性能參數(shù)滿足強度、剛度要求。

      [1] 肖志遠,劉毅.基于有限元法的多級離心消防泵的泵軸強度分析[J].林業(yè)機械與土木設備,2012(7):40-43.

      [2] 李楊,李根義.基于Solidworks 的一種新型減速器輸出軸有限元分析[J].現(xiàn)代機械,2009,(3):8-9.

      [3] 祝朋濤,魏敏,張宏文.采棉機摘錠三維虛擬建模及有限元分析[J].農(nóng)機化研究,2011(4):39-41.

      [4] 濮良貴,紀名剛,等.機械設計[M].高等教育出版社,2008:369-378.

      [5] 雷天覺,吳宗澤,等,機械設計實用手冊[M],化學工業(yè)出版社,2003(2):804-820.

      [6] 張應遷,張洪才.ANSYS有限元分析從入門到精通[M].北京:人民郵電出版社,2010.

      猜你喜歡
      中間軸棉機小齒輪
      變速器齒輪位置度的理論極值計算方法及控制
      某型電力機車牽引電機外錐軸無損退小齒輪工藝的研究與應用
      技術與市場(2022年7期)2022-07-16 06:04:44
      國產(chǎn)采棉機替代進口成趨勢
      小齒輪,大歷史
      斯維奇直驅(qū)永磁軸帶發(fā)電機穿軸工藝
      船海工程(2019年3期)2019-07-03 10:08:42
      變速器中間軸斷裂失效分析及改進
      轉(zhuǎn)向中間軸熱害性能優(yōu)化分析
      北京汽車(2017年4期)2017-10-13 05:26:23
      采棉機介紹
      采棉機清洗液的研制及乳液的性能評定
      嫦娥三號的非凡之旅
      外汇| 永昌县| 丁青县| 昂仁县| 阳新县| 明溪县| 桂林市| 兰西县| 时尚| 巩义市| 东城区| 广东省| 云林县| 神农架林区| 尤溪县| 大连市| 凤凰县| 灵寿县| 来凤县| 比如县| 肃宁县| 永泰县| 称多县| 牙克石市| 双峰县| 德格县| 永靖县| 新竹市| 长岭县| 庆云县| 茂名市| 会泽县| 杂多县| 府谷县| 基隆市| 射阳县| 余江县| 郴州市| 石首市| 松溪县| 大同市|