基于ANSYS的移動(dòng)梁優(yōu)化設(shè)計(jì)

吳鐵奎

（中國(guó)有色（沈陽(yáng)）泵業(yè)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110144）

基于ANSYS的移動(dòng)梁優(yōu)化設(shè)計(jì)

吳鐵奎

（中國(guó)有色（沈陽(yáng)）泵業(yè)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110144）

輪軸壓裝機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于大尺寸輪、軸過(guò)渡或過(guò)盈裝配的重要設(shè)備。其變形情況對(duì)整機(jī)的使用壽命及工作狀態(tài)有直接影響，本文基于ANSYS軟件平臺(tái)，完成了對(duì)移動(dòng)梁的有限元分析，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)移動(dòng)梁進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

輪軸壓裝機(jī)；ANSYS軟件；優(yōu)化設(shè)計(jì)

輪軸壓裝機(jī)是大型輪、軸裝配過(guò)程中的一種常見(jiàn)裝配設(shè)備，其通過(guò)電控與液壓相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了輪、軸的過(guò)盈裝配，為輪軸的裝配提供了極大的方便。輪軸壓裝機(jī)主要包括：移動(dòng)梁和固定梁。移動(dòng)梁在使用中，起著主要的承載作用，且傳統(tǒng)的移動(dòng)梁大多采用鑄件材料。而在新型的焊接式移動(dòng)梁強(qiáng)度計(jì)算過(guò)程中，一般是將移動(dòng)梁簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁進(jìn)行分析，兩圓孔相當(dāng)于于兩個(gè)支點(diǎn)，中間端面處相當(dāng)于簡(jiǎn)支梁的集中力作用點(diǎn)。該方法分析的精確度不高，設(shè)計(jì)者為保證安全，通常加大板材厚度，極大增加了制造成本。本文利用有限元分析技術(shù)，對(duì)移動(dòng)梁進(jìn)行尺寸優(yōu)化，保證移動(dòng)梁的可靠性。

1.移動(dòng)梁有限元分析

1.1分析過(guò)程

移動(dòng)梁結(jié)構(gòu)如圖1所示。根據(jù)設(shè)計(jì)需求，分別計(jì)算了初始結(jié)構(gòu)（A結(jié)構(gòu)）在300t力作用下、400t力作用下以及新結(jié)構(gòu)（B結(jié)構(gòu)）在400t力作用下、700t力作用下的變形情況，具體分析過(guò)程如下：

（1）對(duì)A結(jié)構(gòu)進(jìn)行300t力的有限元分析；

（2）按A結(jié)構(gòu)進(jìn)行400t力的有限元分析；

（3）為了降低變形量，采用B結(jié)構(gòu)進(jìn)行400t力的分析。

1.2有限元模型的建立

移動(dòng)梁材料為Q295，材料機(jī)械性能為σb=500MPa，σs=270MPa，σ-1=269.7MPa。

根據(jù)移動(dòng)梁的受力工況，在兩圓孔處及后側(cè)筋板處進(jìn)行簡(jiǎn)化，采用solid45單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，整體網(wǎng)格尺寸為30mm，在上、下兩圓孔處及底座處施加全約束，在中間大圓環(huán)端面處施加法向壓力。

1.3分析結(jié)果

移動(dòng)梁分析結(jié)果見(jiàn)表1。有限元模型、受力后應(yīng)力分布如圖2所示。

結(jié)論

本項(xiàng)目運(yùn)用SolidWorks建立移動(dòng)梁整體模型，對(duì)細(xì)小部分進(jìn)行了必要地簡(jiǎn)化，并于ANSYS中分析了該模型，得出其應(yīng)力及變形結(jié)果，提高了分析的精確度，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了尺寸參考。通過(guò)分析對(duì)比移動(dòng)梁的計(jì)算結(jié)果，可以看出：在400噸力作用下，B結(jié)構(gòu)的變形小于A結(jié)構(gòu)，安全系數(shù)大于A結(jié)構(gòu)，即B結(jié)構(gòu)較優(yōu)。

［1］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［2］李大磊，趙玉奇，張志林. SolidWorks高級(jí)功能與工程應(yīng)用［M］.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2008.

［3］馬野，袁志丹，曹金鳳. ADINA有限元經(jīng)典實(shí)例分析［D］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

TU223

A