拉伸机预紧螺栓强度分析及优化设计.pdf

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1、·52·重型机械2016NO．1·设计计算·拉伸机预紧螺栓强度分析及优化设计常瑜，黄维勇，陈峰，左雁冰，何潜(中国重型机械研究院股份公司，陕西西安710032)摘要：针对螺纹根部存在明显应力集中的问题，以中国重型机械研究院股份公司研发的120MN铝合金板材张力拉伸机(国家重大专项课题)为例，应用有限元分析软件对螺栓进行强度计算，并对计算结果进行分析，实现了对螺栓的优化设计。改进后的结构设计合理，设备运行良好，为拉伸机的强度计算提供了有力的科学依据。关键词：拉伸机；螺纹；有限元分析；优化中图分类号：TG333文献标识码：A文章编号：1001—196X(2016)ol

2、一0052—04Intensityanalysisandoptimumdesignofstrengthener’pre-stressblotCHANGYu，HUANGWei-yong，CHENFeng，ZUOYanbing，HEQian(ChinaNationalHeavymachineryresearchinstituteCo．，Ltd．，Xi’an710032，China)Abstract：Aimingattheproblemoftheobviousstress—collectionatthefootofscrew，takingthe120MNalumi—nu

3、nalloyboardintensionstrengthener(Country’importantspecialtask)byChinaNationalHeavymachineryre—searchinstituteCo．，Ltd．，forexample．ThispapercalculatedtheintensionoftheblotusingFEMsoftwareandan—alyzingtheresult．Accordingtotheresult，theblotisoptimized．Thedesignoftheoptimumstructureisreaso

4、na—ble．Theequipmentrunsverywel1．Itcanbeusedasthescientificbasisforthestrengthofthestrengthener．Keywords：strengthener；screw；finiteelementanalysis；optimum例对螺栓进行专门的优化设计分析，改进后的结U日Ij舌构设计合理，设备运行良好。螺栓连接是张力拉伸机结构中的关键连接方1螺栓预紧结构分析式，预紧螺栓除了受到预紧力外，还受到了拉伸力；同时受结构空间限制，尺寸不能做大，需要螺栓预紧结构的分析方法有：多点约束法专门进行分析

5、和优化。由中国重型机械研究院股(MPC法)、过盈法、降温法和初应力法四种，份公司研发的120MN铝合金板材张力拉伸机属通过对预紧前和预紧后两种情况下预紧力的计于国家“大飞机”项目。本文以120MN拉伸机为算误差进行对比研究，确定了以MPC法为基础的螺栓预紧建模方法，解决了预紧结构建模的准确性问题。MPC法将拉杆有限元网格分割为收稿日期：2015—08—05：修订日期：2015—11—21基金项目：国家重大科技专项一高档数控机床与基础制造装备两部分，并将裂口两边上互相对应的节点用项目(201201A31—01)；陕西省13115重大科技项目overclosurety

6、ing方式连接起来，如果两分离部(B0805473)；中国机械工业集团科技发展基金项目(B085467)；“120MN航空铝合金板材拉伸机”获分的运动被限制在产生间隙或重叠的方向，那2015年度国家科技进步二等奖。么交叠将使两部分产生拉(预)应力，间隙则引作者简介：常瑜(1982一)，女，工程师，从事管棒型材矫直设备的研发与设计工作。起压应力。2016NO．1重型机械·55·5结论本文利用有限元分析软件对120MN拉伸机的预紧螺栓进行了强度计算，找到了螺纹根部应力的分布规律。可以看出通过对螺栓螺母进行优化设计，达到了降低螺纹根部应力集中的目的，螺栓牙根部的最大应力

7、由1462MPa降低到710MPa，图8开卸荷槽后第一牙螺纹根部应力场分布保证了拉伸机的强度，优化后拉伸机生产顺利。Fig．8ThestressdistributingoftheNo．1screw参考文献：[1]黄维勇，汪恩辉，张超，等．西南铝120MN全浮从图8和表2可以看出，螺母开设卸荷槽后动张力拉伸机组[J]．重型机械，2013(1)：7—9．[2]蔡奎，丁华峰，李大峰，等．万吨航空铝合金张力应力分布规律基本相同，但开卸荷槽明显降低了拉伸机结构强度分析与实验[J]．机械设计与制造前几牙螺纹根部应力。2013(6)：112—115．(2)螺纹增加4。的锥角。在

8、螺母开卸荷