簡易沖床的設(shè)計及其有限元分析(編輯修改稿)
2025-07-24 06:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 +A4=71800J 由所選電機型可得 = 查表得= 則使 k= 查表得 尺寸確定選用鑄鋼材料，飛輪即是大皮帶掄，飛輪外徑，見圖7一般由速比分配決定。即 其中是電機上小帶輪的直徑。圖7 飛輪零件圖以上所得轉(zhuǎn)動慣量實際不僅包括飛輪本身的慣量，還包括其他傳動零件的轉(zhuǎn)動慣量。在壓力機中，飛輪轉(zhuǎn)動慣量與飛輪本身的轉(zhuǎn)動慣量有以下關(guān)系： 飛輪轉(zhuǎn)動慣量是由輪緣、輪輻和輪轂階組成，其中輪緣部分是最重要的。即輪緣部分的轉(zhuǎn)動慣量： V帶傳動設(shè)計與計算 V帶的型號的確定V帶型號根據(jù)設(shè)計功率Pd 和小帶輪轉(zhuǎn)速n1確定，查教材圖57可選取A型帶。 普通V帶帶輪最小基準直徑，知A型帶=75mm,選取小帶輪基準直徑：=75mm；因此，大帶輪基準直徑：查表選取大帶輪基準直徑=560mm。其傳動比誤差 故可用。由帶的速度公式： 式中 ——電動機轉(zhuǎn)速； ——小帶輪基準直徑。即符合要求。根據(jù)初步確定中心距考慮到結(jié)構(gòu)，選取中心距=800mm。初算帶的基準長度：式中 ——帶的標準基準長度； ——帶的初算基準長度； ——初選中心距。帶入數(shù)據(jù)計算得，確定帶的基準長度=2700mm。計算實際中心距，由故。小帶輪包角： =144176。根據(jù)確定帶的根數(shù)。式中 ——包角修正系數(shù)，考慮包角對傳動能力的影響，；——帶長修正系數(shù)，考慮帶長不為特定帶長時對使用壽命的影響，；——V帶基本額定功率。=；由式 計算功率增量。其中 Kb——彎曲影響系數(shù)；——傳動比系數(shù)；——小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min。查表得查表得 =； 故得=；=。所以所以，選取V帶根數(shù)z=2。單根普通V帶初拉力計算公式：式中 Pd ——設(shè)計功率； v——V帶速度； z——帶的根數(shù)； ——包角修正系數(shù)； m——普通V帶每米長度質(zhì)量。 m=。所以 壓力 等于松邊和緊邊拉力的向量和，如果不考慮帶兩邊的拉力差，可以近似的按帶兩邊所受初拉力的合力來計算： 式中 ——初拉力； ——帶的根數(shù)； ——小輪包角。所以 （1）帶輪材料選擇帶輪的材料主要采用鑄鐵，轉(zhuǎn)速較高時采用鑄鋼；小功率時可用鑄鋁或塑料。常用材料的牌號為HTl50或HT200。本設(shè)計中轉(zhuǎn)速要求不高，故材料選用鑄鐵，牌號為 HT200。（2）帶輪結(jié)構(gòu)形式本方案中帶輪為中小尺寸（dd≤125mm），選用腹板輪。（3）帶輪結(jié)構(gòu)尺寸(部分)確定帶輪的其它部分尺寸由經(jīng)驗公式計算。查教材得各數(shù)據(jù)：表31 小帶輪部分結(jié)構(gòu)尺寸輪槽剖面尺寸尺寸大?。╩m）he12haminef101+2bd11δ6B=（z1）e+2f=（21）15+210=35Φ38176。177。30′s12dd125dk=（）d=，取dk=70mm。第四章 基于Pro／MECHANICA的簡易沖床有限元靜力學(xué)分析 簡易沖床有限元分析的目的對于此次設(shè)計的簡易沖床來說，沖頭、連桿和偏心軸是主要組成部分，在工作過程中受力較為復(fù)雜。鑒于此，利用Pro／Engineer軟件中的Pro／Mechanica有限元分析模塊，分別以連桿、偏心軸、和沖頭為分析對象進行有限元分析，分析其在最大工況下的受力與變形情況。根據(jù)分析結(jié)果，指出各部分的薄弱處并提出相應(yīng)改進措施。 基于Pro／MECHANICA的沖頭有限元分析1. 進入Pro／Mechanica有限元分析界面。(1) 單擊桌面上的[開始]→[程序]命令，選中應(yīng)用程序“Pro／Engineer”，打開Pro／Engineer軟件。也可以直接在桌面上雙擊“Pro／Engineer”圖標，打開Pro／Engineer軟件。(2) 單擊Pro／Engineer菜單欄上的[文件]→[打開]命令，系統(tǒng)彈出“文件打開”對話框。選中要打開的模型文件，單擊對話框中的[打開]命令，將要進行有限元分析的模型文件打開。(3) 單擊菜單欄上的[應(yīng)用程序]→[Mechanica(M)]命令，系統(tǒng)彈出“Unit Info(模型單位系統(tǒng))”對話框，聲明了當前模型的長度單位、重量單位、力和時間單位等。單擊[Continue]按鈕繼續(xù)，系統(tǒng)彈出“模型類型”對話框，單擊[確定]按鈕，系統(tǒng)進入Pro／Mechanica模式。沖頭有限元分析界面如圖41所示：圖41 沖頭有限元分析界面2．簡化分析模型。為了加快分析的速度以及提高有限元網(wǎng)格劃分的精度，對不影響分析結(jié)果的部分進行簡化。模型經(jīng)過簡化后進入Pro／Mechanica中進行分析，不僅能保證計算結(jié)果的準確性，還可以大大提高計算的效率。3．沖頭的約束定義。沖頭與連桿下端鉸接，連桿將偏心軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)為沖頭的直線往復(fù)運動。在進行有限元靜力分析過程中，將沖頭受力最大時定格，將動力分析轉(zhuǎn)為靜力分析。因此定義約束時選擇連桿下端與沖頭鉸接面，將其六自由度全部定義為零。模型約束定義的步驟：依次單擊菜單欄中的[插入]→[位移約束]命令，系統(tǒng)彈出“constraint”對話框。選取要將其六自由度設(shè)置為零的面，默認對話框中的設(shè)置，單擊[OK]按鈕，即可完成對模型的約束定義。模型約束定義如圖42所示：42模型約束定義4．沖頭的載荷定義。在沖床工作過程中，若對沖頭進行有限元分析，研究其應(yīng)力及變形情況，應(yīng)在沖床工作中的某一特殊情況進行計算。由于需要研究沖頭的最大變形問題，因此在計算時把連桿的受力狀況固定在工況最惡劣的情況下，即是在公稱壓力作用時。把動力學(xué)問題轉(zhuǎn)化為靜力學(xué)問題來分析。沖頭是沖床的重要組件，實際工作中受力比較復(fù)雜。不僅受到?jīng)_壓件對其自身的反沖力，還會受到?jīng)_頭座給的支持力，為了比較準確和快速地得出結(jié)果，有必要對模型的受力情況進行簡化，把動力學(xué)問題轉(zhuǎn)化為靜力學(xué)問題來分析。施加于沖頭上的載荷F=40000N。沖頭模型載荷定義的步驟：單擊菜單欄中的[插入]→[力／力矩負荷(L)]命令，系統(tǒng)彈出“Force／Moment Load”對話框。根據(jù)模型分析的實際需要，對對話框中的參數(shù)進行設(shè)置，如施加力的名稱、施加的位置、參考坐標系、力的大小和方向等。設(shè)置好參數(shù)后，選取要施加載荷的面，單擊[OK]按鈕，將力施加到指定的位置。模型載荷定義如圖43所示：43 模型載荷定義5. 沖頭的材料定義。 在使用Pro／Mechanica進行分析之前，必須先定義模型的材料特性。在Pro／Mechanica中，經(jīng)常用到的材料特性主要有以下幾項：1. 密度。2. 楊氏模量。3. 泊松比。4. 熱膨脹系數(shù)。為了保證沖頭在結(jié)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的剛度和強度，采用DH鋼作
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