应用Pro∕MECHANICA的主传动轴的研究与分析.pdf

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1、CAD／CAE／CAPP／CAM现代制造工程2010年第6期应用Pro／MECHANICA的主传动轴的研究与分析‘吴巧梅，吕新民(西北农林科技大学机电学院，杨凌712100)摘要：借助于材料力学及有限元方法，利用Pm／MECHANICA软件中的相关分析模块对玉米青贮切碎机的主传动轴进行强度和刚度校核、模态分析及疲劳分析，在较短的时间内获得了该零件的最大应力、最大变形及在轴上的发生部位，确定了主传动轴的固有频率及振型，找到了发生疲劳破坏的危险区域，从而可以对材料的选取、结构的优化设计做出快速响应，缩短了产品的设计周期，提高了新产品的开发效率。关键词：Pro／MECHANICA；静态分析；模态分

2、析；疲劳分析中图分类号：THl23；THl64文献标识码：A文章编号：167lql33(2010)06-4)047---04ResearchandanalysisofthemaindrivingaxisbasedonPro／MECHANICAWUQiao．mei．LOXin—min(CollegeofMechanismandElectronicEngineering，NorthwestA&FUniversity，Yangling712100，Shanxi，China)Abstract：Basedonmaterialmechanicsandfiniteelementmethod，theinte

3、rrelatedanalysismodulesofPro／MECHANICAWagusedtocheckthestrengthandrigidityofthesilagemaizeharvester'snlaindrivingaxisandadoptmodalanalysisandfatigueanal-ysis．ThmugIltheseanalysis，itgotthemaximllnls慨anddisplacement，eonf'mnedthenormalfrequencyandvibrationmodesoftheaxisandfoundoutthedangerousal'eaoffa

4、tiguedanlage．SoitCanmakeoutquickresponseonmamfiMselectionandtheopti—realdesignofstructure，shortentheperiodofdesigniIlgandimprevetheefficiencyofdeveloping．Keywords：Pm／MECHANICA；staticanalysis；modalanalysis；fatigneanalysis在机械传动中，轴是旋转零件中必不可少的部分，也是容易损坏、产生振动和容易弯扭变形的部分。对轴的分析和设计将影响到轴上各个零件的配合、传动和运转，从而影响整个机

5、构的工作情况，特别是在高速旋转机械中，轴类零件的设计显得十分重要。然而，对轴的强度和刚度的校核则更加必要，该校核工作是一项比较复杂和繁琐的劳动。本文针对这一问题，借助于与Pro／E集成的P∥MEcHANICA有限元分析软件对玉米青贮切碎机的主传动轴进行有限元分析。l主传动轴的设计轴的工作能力取决于它的强度和刚度，对于高速旋转的轴，则还取决于它的振动稳定性。·陕西省科技攻关项目(2003K03一C,9-01)在满足结构要求的条件下，笔者通过分析计算，设计出主传动轴的结构如图1所示，并对其空间受力进行分析。轴所受到的载荷有：轴本身所传递的扭矩r和轴两端所承受的带轮载荷FD。2主传动轴有限元模型的

6、建立2．1．建立轴的三维模型为了能够比较准确地了解主传动轴内部的应力状况，可靠地计算轴的强度，在Pm／E中建立三维整体模型，进行静强度和刚度的有限元分析及校核。根据轴的结构简图建立主传动轴三维模型如图2所示。2．2定义主传动轴的材料主传动轴的材料选用性能较好的经过调质处理的45钢，弹性模量E=200GPa，泊松毗=0．25，屈服强47现代制造工程2010年第6期CAD／CAE／CAPP／CAM图l主传动轴的结构简图及空间受力图图2主传动轴的三维模型度O"s=355MPa，抗拉强度or6=600MPa【2J，对于弹性材料设计安全系数，l，=1．5～2．2【3J，取以=1．8，则许用应力[矿]=

7、矿，／n，=197．2MPa。2．3定义轴的载荷和约束根据设计要求，在轴的动力输入处带轮径向力F02=992．IN，中间传动处带轮径向力Fol=401．2N，切向力F’伪=330．7N。由于受力方向和受力点的不确定性，将带轮的径向力转化为作用在键槽侧面及底面的应力，忽略键压入键槽时对键槽产生的压应力。同时轴所承受的扭矩T=3．92×104N·mm(注意：在Pro／ME·CHANICA中可以直接加载扭矩，但是扭