基于CATIA的中型礦渣立式磨搖臂構(gòu)件的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、本文以我國某機(jī)械設(shè)計(jì)制造有限責(zé)任公司自主研發(fā)的中型礦渣立式磨為研究對象，在掌握其制造工藝、生產(chǎn)流程、受力情況的前提下，校核其關(guān)鍵部件——搖臂構(gòu)件的設(shè)計(jì)是否符合設(shè)備安全生產(chǎn)的要求。通過分析立式磨的工作原理，建立搖臂構(gòu)件的力學(xué)模型，由力學(xué)分析得到所受載荷，應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行三維建模，并做靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析。
　　通過有限元分析得出了搖臂構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變分布和十階振型，從結(jié)果顯示來看：最大應(yīng)力點(diǎn)在下?lián)u臂中軸孔口處，最大值為60.8MP

2、a；最大變形量在下?lián)u臂與液壓拉桿的連接處，最大值為1.12mm。其值都在允許的范圍內(nèi)，設(shè)備強(qiáng)度和剛度足夠，能夠滿足設(shè)備安全生產(chǎn)的要求。而且，最小固有頻率遠(yuǎn)大于磨輥和磨盤運(yùn)轉(zhuǎn)的周期頻率，在運(yùn)行時(shí)也不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，基本沒有安全隱患。從模態(tài)分析結(jié)果來看，該構(gòu)件除了工作平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)外，還存在垂直于工作平面方向上的振動(dòng)量以及各方向上的扭轉(zhuǎn)量，所以構(gòu)件連接部位的螺栓務(wù)必?cái)Q緊，并經(jīng)常檢查，防止松動(dòng)脫落。該構(gòu)件原設(shè)計(jì)比較保守，安全系數(shù)為4.5，其值太

3、大。為了減輕設(shè)備重量、節(jié)約耗材、調(diào)整應(yīng)力分布情況，使設(shè)計(jì)更加完美，對該結(jié)構(gòu)件進(jìn)行必要的減薄處理和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并找到最佳優(yōu)化方案。
　　在靜力學(xué)分析和模態(tài)分析的基礎(chǔ)上，采用控制變量法，對原構(gòu)件進(jìn)行多次減薄處理和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以及同步有限元計(jì)算之后，提出了合理的改進(jìn)方案，使該構(gòu)件的體積和重量減小了約23％，內(nèi)應(yīng)力分布更合理，減少了加工量，保證安全系數(shù)在3左右。經(jīng)校核模態(tài)分析，改進(jìn)后模型的固有頻率與改進(jìn)前相比略有變大，振型基本沒變，可見該改進(jìn)