基于ANSYS Workbench对圆柱面过盈配合接触应力的研
究
李亚洲;汤易升;陈炜;张西正
【摘要】利用有限元分析软件ANSYS Workbench,模拟空心轴与包容件的过盈配合过程,通过改变单一因素的实验方法,分析圆柱面过盈配合中接触应力分布情况和各个因素的关系.本文分析了过盈量、包容件外径、接触宽度、轴向拉力和压力的影响因素.对实验结果进行分析得出如下结论:轴和包容件的接触区域的最高等效应力区,受到边缘效应的影响,最高应力集中区出现在端部边缘处.包容件在靠近边缘的中间部位出现低应力区域.空心轴表面的应力值呈现出从一端到另端逐渐增加的现象.%Using finite element analysis software ANSYS Workbench,the simulation of the hollow shaft and containing a process,by changing the single factor experiment method,analysis of interference fit of cylinder is contact stress distribution and the relationship between the factors.The interference are analyzed in this paper,the quantity,inclusive a diameter,contact width,the influence factors of axial tension and stress.Analysis of experimental results the following conclusions:shaft and tolerance of contact area of the maximum equivalent stress area,under the influence of edge effect,high stress,high in the end edge.Containing a appears near the edge of the middle low stress area.On the surface of the hollow shaft stress value present a growing phenomenon from one end to the other end.
【期刊名称】《天津理工大学学报》
【年(卷),期】2017(033)003
【总页数】5页(P1-5)
【关键词】过盈配合;有限元;影响因素;等效应力
【作者】李亚洲;汤易升;陈炜;张西正
【作者单位】天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统与智能控制重点实验室,天津300384;天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统与智能控制重点实验室,天津300384;天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统与智能控制重点实验室,天津300384;军事医学科学院卫生装备研究所,天津300161;天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统与智能控制重点实验室,天津300384;军事医学科学院卫生装备研究所,天津300161
【正文语种】中文
【中图分类】TH140
过盈连接普遍采用的方法是热胀冷缩或强力压入将有过盈量的两个接触面装配到一起[1-6].在接触面上会产生很大的径向力.在过盈连接承受轴向力和扭矩时，接触区域将产生相应的摩擦力与力矩来抵御外部施加的力和力矩[7-8].过盈连接是一种半永久性连接.它有很多优点，结构简单，生产成本低，消除了焊接产生局部应力，零部件容易产生局部疲劳与断裂的缺点，也解决了部分金属材料和机械结构进行螺纹加工困难的问题，常用于薄壁件连接处（不易加工螺纹），具有良好的对中性，应力分布相对比较均匀，承载能力强，结构紧凑美观等优点[9].
现阶段对过盈配合的研究，已经在很多方面进行了.有从过盈连接的接触面变形类型来研究的，将过盈面的的变形分为弹性变形和塑性变形两个阶段进行不同的研究
[10].弹形是指在过盈连接件，拆卸后，原先的接触面能够恢复到原有的直径不发生永久性变形.塑性变形，接触表面的材料受到很大的力，超出其强度极限，导致接触面发生了永久性变形.另一种研究分类，将过盈连接的研究，根据接触面的形状不同，分为圆锥面和圆柱面[11]对圆柱面的研究相对比较多，主要研究领域集中在轴和轮毂配合方面，研究方法普遍采用弹性力学与材料力学的理论公式进行推导计算.应用传统的经典弹性力学，可以解决轴和包容件的应力特性问题.但随着工程研究的深入，人们需要更加直观和准确研究接触区域的非线性力学问题.一些学者提出了对过盈连接应力分布影响因素的研究.由于经典的弹性力学方法已经不再适用，无法满足对过盈配合区域的直观的定性分析.现阶段普遍采用的研究方法是将数值计算的方法引入到对过盈连接影响因素的研究中.随着有限元分析的方法的发展，很多学者利用有限元分析软件，对过盈配合面进行应力分析，能更加准确、直观、细致的分析出过盈配合的变形过程[12].本文利用有限元分析软件ANSYS Workbench，通过控制单一变量的方法，对过盈链接的影响因素进行了研究，得到每个单变量因素对接触区域应力分布的影响、应力值的影响规律.
建立的有限元模型，材料选择为结构钢，空心轴总长为30 mm，外径为Φ48 mm，内径为Φ40 mm；轴套总长为Φ30 mm，基本配合外径为Φ40 mm，过盈量大小取（0.042 mm，0.059 mm，0.076 mm）内径为Φ32 mm轴和轴套均采用合金钢材，其材料常数为：弹性模量E=2.01×109Pa，泊松比ν=0.27，材料密度ρ=7 800 kg/m3.模型的建立采用中间格式倒入的方法，首先在Solid works 里建立空心轴与包容件的模型，利用中间格式导入到ANSYS Workbench软件中进行过盈配合的模拟装配.模拟装配过程如图1所示.
利用Solid works建立图1a三维模型，将建立的三维模型转化为中间格式x-t的文件，导入到ANSYS Workbench中，后对网格属性，材料属性进行设置，进行网格的划分得到图1b.网格划分完成，对包容件施加约束和位移加载，方法，对包
容件端部固定，同时对空心轴一端施加位移，完成的模拟装配过程.得到如图1c所示模拟装配后的应力分布图.
2.1 过盈量变化对等效应力的影响的计算研究
本次研究借助ANSYS Workbench软件，通过控制单一影响因素，观察结果变化的方法，研究过盈量大小，对过盈配合区域的接触应力分布的影响.本次实验，
Φ40 mm孔与轴的配合采用基孔制，过盈量根据国标GB1801-1979选取H7/n7、H7/s6、H7/u6，三种过盈配合关系，通过计算得到最大的过盈量分别是0.042 mm，0.059 mm，0.076 mm.根据控制单一变量的原理，保持接触宽度，轴向力，包容件外径大小，都不变，单一改变过盈量，对三组实验对象进行模拟装配.如2
图所示，图2a、2b、2c分别代表过盈量为0.042 mm、0.059 mm、0.072 mm
包容件的等效应力分布图，图2中包容件的应力分布有明显的规律性，在靠近边
缘的中部出现了低应力区域.图3a、3b、3c分别代表空心轴的应力分布情况，空
心轴外表面接触区域应力分布，呈现出从一端到另一端逐渐增加的变化，最大应力集中到插入端.图4a所示为过盈量为0.042 mm、0.059 mm、0.072 mm的包容件，从未被约束端到被约束端的应力分布情况，从曲线图4a可知，不同过盈量下包容件表面的应力分布均发生了突变，出现低应力区，从三条曲线的总体趋势来看，接触区域的应力值大小与过盈量大小成正比，随过盈量的增加而增加.图4b代表不同过盈量下，轴的接触区域的等效应力分布曲线.从曲线中可以看出，轴的接触区
域应力值，从一端到另一端不断增加，从不同过盈量的轴对比发现，轴的接触区域应力值随着过盈量的增大而升高.
2.2 接触宽度的变化对应力集中情况影响的研究
对接触宽度的变化对应力集中情况的研究实验，采用同样的方法，保持过盈量，包容件外径大小，轴向力F不发生变化的情况下，单一改变接触宽度的大小，建立
接触宽度b=30、40、50 mm的分析模型.此实验过盈量为0.059 mm，包容件的
外径Φ48 mm.
图5a、5b、5c表示不同接触宽度下包容件的应力分布情况，通过对结果的观察分析可知，包容件的接触区域应力分布受到边缘效应的影响，在靠近边缘处的中间部位出现了低应力区域.图6a、6b、6c为空心轴的应力分布情况，从图中可以观察
到空心轴的应力分布情况呈现一定的规律性，轴的应力值从一端到另一端逐渐增加.图7a、7b分别代表包容件与轴，在不同宽度影响下接触区域的应力曲线图.观察
图7a可知，包容件的接触应力在其他影响因素不变的情况下，随着接触宽度的增加，包容件的等效应力值降低，宽度越小边缘效应越明显，边缘处应力集中越明显，最大应力值越大.图7b为空心轴的应力分布，从一端到另一端应力值逐渐增加，宽度越大应力值的变化速度越慢，曲线的越平缓，边缘处的应力集中情况越不明显. 2.3 包容件外径大小对接触应力的影响研究
对包容件外径大小对配合面的应力分布影响的研究，是在保证过盈量，接触面的基本直径，轴向力，接触宽度，不发生变化的情况下，单一改变包容件的外径大小，来进行模拟装配过程.实验分析中，建立直径接触面Φ40 mm，轴向力F=0，接触宽度b=30 mm，过盈量为0.056，包容件外径大小分别是Φ48 mm、Φ56 mm、Φ62 mm的分析模型.对三个模型进行模拟装配分析，分析情况如图8、图9所示. 图8a、8b、8c分别为外径大小Φ48 mm、Φ56 mm、Φ62 mm包容件的接触区域应力分布图，从分析结果分析可知，在接近边缘的区域出现低应力区.图9a、9b、9c分别是外径为Φ48 mm、Φ56 mm、Φ62 mm的包容件对应空心轴，接触区
域的应力分布情况，从图中看出空心轴的等效应力值，从一端到另一端逐渐增加，在边缘处出现最大值.
图10a所示为不同外径下包容件的接触区域应力分布情况，包容件的接触区域受
边缘效应的影响，最大等效应力值出现在边缘处，同时在接近边缘的中间部位有低应力区域出现.从图10a的曲线图可以看出，包容件的半径越大，从低应力区到应
力集中的边缘处这段区域变化越平缓.包容件半径越大，低应力区所占据的区域范
围越大，低应力区域的应力值过渡越平缓.包容件半径越大，低应力区的最小等效
应力值和边缘处的最大等效应力值越小.图10b所示为空心轴的应力分布情况，从图中可知，接触的初始区域应力值变化都比较平缓，接触中期区域的应力值发生了急剧增加，包容件半径越大的对应的轴应力急剧增加的速度越慢.相反包容件半径
小的等效应力值的急剧增加速度越大.
2.4 轴向力对接触区应力影响的研究
研究轴向力对配合区域接触应力的影响所建立的分析模型，控制单一变量，保持包容件外径，过盈量，接触宽度不变的情况下，单一改变轴向所加载的力的大小和力的方向，本次实验所建立的模型，过盈量为0.059 mm，包容件外径Φ48 mm，
接触宽度b=30 mm，轴向力加载，分四种情况，F=±60 MPa和F=±130 MPa，正代表压力，负号代表拉力.模拟过盈装配的分析结果如下.
图11a、11b分别代表轴向受60 MPa和120 MPa的压力作用下的配合中包容件的等效应力分布图.图11e代表空心轴在左右两端未受到力的作用时，包容件的接
触区域的应力分布图.图12a、12b代表轴向受到60 MPa和120 MPa拉力力作
用的配合中包容件的等效应力分布图.图12e代表空心轴不受轴向力时的应力分布图.从图11a、11b分析可知，轴向力没有影响边缘效应的出现，靠近边缘的中间
区域仍然出现了低应力区，边缘处出现应力集中.图12a、12b可知空心轴的应力
分布仍然保持从一端到另一端逐渐增加的趋势，边缘处应力值最大.
图13a、13b分别代表不同轴向力作用下，包容件的接触区域应力分布和空心轴
的接触区域应力分布情况.由图13a所示可知，包容件在接触的开始区域与中部区
域应力值变化都非常平缓.其中这部分区域的应力值，在不同的轴向力作用下呈现
一定的规律性，120 MPa压力＞60 MPa压力＞0作用力＞60 MPa拉力＞120 MPa拉力.图13b分析可知，轴的接触区域应力值分布情况的总体趋势与包容件相
反，120MPa压力＜60 MPa压力＜0作用力＜60 MPa拉力＜120 MPa拉力.分
析轴向力对应力值分布影响规律可知，轴向力对包容件应力值的影响，实质上是轴向力影响了接触区域的过盈量的值.轴在受到压力时，发生了弹性变形，半径变大，相当于增加了轴的过盈量.故压力作用下应力值高于没有作用力时的应力值，高于
拉力作用下的应力值.
1）圆柱面形状的过盈配合应力分布情况，受过盈量、结合面宽度、包容件直径、轴向力的影响.同时包容件的应力分布情况近似成对号函数的分布，轴的应力分布
呈现近似于线性分布，包容件与轴都呈现出边缘效应，包容件的现象更明显，由边缘效应所产生的应力集中现象，应力值远远高于其他部位的应力值，这对过盈配合的可靠性产生极坏的影响.
2）过盈量的大小对应力值的影响有着直接对应的关系，随着过盈量的增加，应力值增加.接触区域宽度对过盈配合区域应力值分布有一定的影响，接触区域越宽，
包容件的应力集中现象越弱，边缘处的最大等效应力值越小，过盈连接越可靠.包
容件外径大小对应力分布有影响，但实验结果的曲线具有一定的复杂性，总体表现是半径越小，包容件的边缘处应力集中越明显，应力值变化越快.
3）轴向力对应力分布影响显著，包容件的区域应力值分布呈现出的规律为轴两端受到压力时，大于两端不受力，大于两端受到拉力作用.在承受范围内，两端力越大，这种现象越明显.轴的表面接触区域的应力值分布，在受到拉力作用时，区域
的应力值高于受到压力作用，两端的力越大这种现象越明显.影响包容件应力值分
布的原因，最终可以归结于过盈量的变化，轴在受到压力和拉力时，发生弹性变形改变原有过盈量，引起包容件应力分布的变化.
【相关文献】
［1］杨广雪，谢基龙，李强，等.过盈配合微动损伤的关键参数［J］.机械工程学报，2010，46（16）：53-59.
［2］黄庆学，王建梅，静大海，等.油膜轴承锥套过盈装配过程中的压力分布及损伤［J］.机械工
程学报，2006，42（10）：102-108.
［3］陈连.过盈连接可靠性设计研究［J］.中国机械工程，2005，16（1）：28-30.
［4］张洪才.Ansys14.0理论解析与工程应用实例［M］.北京：机械工业出版社，2012.
［5］刘江.Ansys14.5 workbench机械仿真实例详解［M］.北京：机械工业出版社，2014. ［6］张杰，韩传军.轴向载荷下空心轴过盈联接的力学特性［J］.四川大学学报，2013，45
（S1）：53-57.
［7］李伟建，潘存云.圆柱面过盈连接的应力分析［J］.机械制造与技术，2008，27（3）：313-317.
［8］张敬佩，李初晔.过盈配合产生的接触压力和拔出力计算[J].机械设计与制造，2010（10）：195-197.
［9］王少江，李学明，张安鹏，等.大型焊接齿轮与轴过盈配合有限元分析［J］.煤矿机械，2015，36（5）：134-136.
［10］滕瑞静，张余斌，周晓军，等.圆柱面过盈连接的力学特性及设计方法［J］.机械工程学报，2012，48（13）：160-166.
［11］李伟建，潘存云.圆柱面过盈连接的应力分析［J］.机械科学与技术，2008，27（3）：
313-317.
［12］张杰，韩传军.轴向载荷下空心轴的过盈连接力学特性［J］.四川大学学报：工程科学版，2013（S1）：53-57.
基于ABAQUS的轴承过盈配合接触应力分析* 高晓果，孔德龙，赵聪，刘文龙 【摘要】摘要:航空发动机主轴轴承内圈一般采用过盈配合的安装形式，通过一定的过盈量防止轴承内圈与轴发生相对转动，并对轴承内圈定位。建立了基于ABAQUS软件的轴承内圈过盈接触问题的仿真分析方法，使用该方法分析了某型航空发动机低压转子推力球轴承的内圈过盈配合接触应力，分析了该轴承内圈在装配压紧时发生转动的根本原因。建立的过盈配合接触应力分析方法可为航空发动机主轴轴承过盈配合的设计和校核计算提供理论依据。 【期刊名称】机械研究与应用 【年(卷),期】2015(000)002 【总页数】3 【关键词】关键词:轴承;航空发动机;过盈;接触应力 0 引言 航空发动机转子系统通过滚动轴承支承到承力机匣上，轴承内圈与转子轴采用过盈配合的安装形式，通过一定的过盈量防止轴承内圈与轴的相对转动，并对轴承内圈进行定位。 从力学角度看，过盈配合是接触问题的一种［1］，属于边界条件高度非线性的复杂问题，配合面呈现出很复杂的接触状态和应力状态。常用的过盈配合设计是以拉美(Lame)方程为基础，并在俄罗斯学者加道林院士提出的组合圆筒理论基础上进行的。基于拉美方程和厚壁圆筒原理的传统方法存在着一定的局限性，不能很好的适用于复杂结构的过盈配合设计。 在航空发动机中，主轴轴承过盈量的设计和选取主要是参考成熟型号设计经验，
很少对过盈配合的接触问题进行研究，如在某型发动的研制过程中，轴承内圈过盈装配到轴上后，采用压紧螺母进行压紧时，发生了内圈转动的现象，笔者以该工程实例为对象，使用ABAQUS有限元软件，对其过盈配合接触问题进行相应分析，分析了故障原因。 1 轴承内圈与轴的模型 笔者选取了在装配时发生转动的轴承内圈与轴的模型，其结构如图1所示，图2为三维模型图。 该轴承为双半内圈角接触球轴承，是某型航空发动机的低压压气机后支点，在工作时承受低压转子轴向力。该轴承内圈与轴承采用过盈配合的安装形式。过盈装配的方法是热装法，装配时先将轴承内圈加热到某一温度，使轴承内圈受热膨胀，再装配到轴上。在该型发动机的某次装配工作中，内圈与轴的配合为过盈0.02 mm，进行内圈螺母压紧时，发现与螺母接触的半内圈发生了相对转动，另半内圈无转动现象。 考虑到接触分析是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，图1所示的模型具有轴对称性，选取装配时发生转动的半内圈，轴选取与轴承的配合段，建立如图2所示的二维模型，忽略轴上一些倒角和倒圆结构。将图2所示的模型导入到ABAQUS中，进行网格划分，得到如图3所示的有限元模型。轴承内圈和轴的材料参数如表1所列。 2 过盈配合接触应力问题的理论分析 根据资料［2］，轴承内圈与轴过盈配合接触应力可由式(1)进行计算: 式中:D为轴承内圈内径;D2为等效外径;E1为轴承材料弹性模量;u1为轴承材料泊松比;D1为轴内径;E2为轴材料弹性模量;u2为轴材料泊松比。该计算方法将
基于ansys的过盈配合接触应力分析 摘要介绍了基于ansys的接触分析步骤，并通过ansys软件，将对一个盘轴紧配合结构进行接触分析，来说明接触分析的有限元计算方法。 关键词ansys 过盈配合接触分析 引言 在工程结构中，经常会遇到大量的接触问题。火车车轮与钢轨之间，齿轮的啮合是典型的接触问题。接触问题是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行实为有效的计算，理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。接触问题存在两个较大的难点：其一，在你求解问题之前，你不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定；其二，大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供你挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。 本文以ansys软件为工具，以某转子中轴和盘的连接为例，分析轴和盘的过盈配合的接触应力。 1.面面接触分析的步骤： 在涉及到两个边界的接触问题中，很自然把一个边界作为“目标”面而把另一个作为“接触”面，对刚体—柔体的接触，“目标”面总是刚性的，“接触”面总是柔性面，这种两个面合起来叫作“接触对”。使用Targe169和Conta171或Conta172来定义2D接触对，使用Targe170和Conta173或Conta174来定义3D接触对，程序通过相同的实常数号来识别“接触对”。 在接触问题中，两个相互接触的物体必须满足边界不穿透的约束条件，施加边界不穿透约束的方法主要有罚函数算法和扩增的拉格朗日算法。 罚函数算法是在总势能泛函中加入惩罚项，来近似满足接触约束条件。从物理意义上讲，罚函数法相当于在接触边界上加入线弹簧以防止接触面之间的相互渗透，而罚函数因子相当于弹簧的刚度系数。罚函数法的优点在于不增加系统未知数总数，可保持刚度矩阵的对称性，提高了求解效率，但罚函数因子的取值对计算结果的精度影响很大，必须根据渗透情况对其进行多次调整。 扩增的拉格朗日算法是为了找到精确的拉格朗日乘子而对罚函数修正项进行反复迭代，与罚函数的方法相比，拉格朗日方法不易引起病态条件，对接触刚度的灵敏度较小，然而，在有些分析中，扩增的拉格朗日方法可能需要更多的迭代，特别是在变形后网格变得太扭曲时。FTLON是为拉格朗日算法指定容许的最大渗透量，如果程序发现渗透大于此值时,即使不平衡力和位移增量己经满足了收敛准则，总的求解仍被当作不收敛处理，FTLON的缺省值为0.1，可以根据具体情况调整这个值,但要注意如果此值太小可能会造成太多的迭代次数或者不收敛。 罚函数算法和拉格朗日算法都需要定义接触刚度，两个互相接触表面之间渗透量的大小取决于接触刚度，过大的接触刚度可能会引起刚矩阵的病态，而造成收敛困难，一般来说，应该选取足够大的接触刚度以保证接触渗透小到可以接受，但同时又应该让接触刚度足够小以使不会引起刚矩阵的病态问题而保证收敛性。程序会根据变形体单元的材料特性来估计一
基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析 模拟装配体的本质就是设置零件与零件之间的接触问题。 装配体的仿真所面临的问题包括： （1）模型的简化。这一步包含的问题最多。实际的装配体少的有十几个零件，多的有上百个零件。这些零件有的很大，如车门板；有的体积很小，如圆柱销；有的很细长，如密封条；有的很薄且形状极不规则，如车身；有的上面钻满了孔，如连接板；有的上面有很多小突起，如玩具的外壳。在对一个装配体进行分析时，所有的零件都应该包含进来吗？或者我们只分析某几个零件？对于每个零件，我们可以简化吗？如果可以简化，该如何简化？可以删除一些小倒角吗？如果删除了，是否会出现应力集中？是否可以删除小孔，如果删除，是否会刚好使得应力最大的地方被忽略？我们可以用中面来表达板件吗？如果可以，那么，各个中面之间如何连接？在一个杆件板件混合的装配体中，我们可以对杆件进行抽象吗？或者只是用实体模型？如果我们做了简化，那么这种简化对于结果造成了多大的影响，我们可以得到一个大致的误差范围吗？所有这些问题，都需要我们仔细考虑。 （2）零件之间的联接。装配体的一个主要特征，就是零件多，而在零件之间发生了关系。我们知道，如果零件之间不能发生相对运动，则直接可以使用绑定的方式来设置接触。如果零件之间可以发生相对运动，则至少可以有两种选择，或者我们用运动副来建模，或者，使用接触来建模。如果使用了运动副，那么这种建模方式对于零件的强度分析会造成多大的影响？在运动副的附近，我们所计算的应力其精确度大概有多少？什么时候需要使用接触呢？又应该使用哪一种接触形式呢？ （3）材料属性的考虑。在一个复杂的装配体中所有的零件，其材料属性多种多样。我们在初次分析的时候，可以只考虑其线弹性属性。但是对于高温，重载，高速情况下，材料的属性不再局限于线弹性属性。此时我们恐怕需要了解其中的每一种材料，它是超弹性的吗？是哪一种超弹性的？它发生了塑性变形吗？该使用哪一种塑性模型？它是粘性的吗？它是脆性的吗？它的属性随着温度而改变吗？它发生了蠕变吗？是否存在应力钢化问题？如此众多的零件，对于每一个零件，我们都需要考察其各种各样的力学属性，这真是一个丰富多彩的问题。（4）有限元网格的划分。我们知道，通过WORKBENCH，我们只需要按一个按钮，就可以得到一个粗糙的网格模型。但是如果从HYPERMESH的角度来看，ANSYS自动划分的网格，很多都是不合理的，质量较差而不能使用。那么对于装配体中的每个零件，我们该如何划分网格？对于每一个零件，我们是否要对之进行切割形成规则的几何体后，然后尽量使用六面体网格？如果
基于ANSYS Workbench对圆柱面过盈配合接触应力的研 究 李亚洲;汤易升;陈炜;张西正 【摘要】利用有限元分析软件ANSYS Workbench,模拟空心轴与包容件的过盈配合过程,通过改变单一因素的实验方法,分析圆柱面过盈配合中接触应力分布情况和各个因素的关系.本文分析了过盈量、包容件外径、接触宽度、轴向拉力和压力的影响因素.对实验结果进行分析得出如下结论:轴和包容件的接触区域的最高等效应力区,受到边缘效应的影响,最高应力集中区出现在端部边缘处.包容件在靠近边缘的中间部位出现低应力区域.空心轴表面的应力值呈现出从一端到另端逐渐增加的现象.%Using finite element analysis software ANSYS Workbench,the simulation of the hollow shaft and containing a process,by changing the single factor experiment method,analysis of interference fit of cylinder is contact stress distribution and the relationship between the factors.The interference are analyzed in this paper,the quantity,inclusive a diameter,contact width,the influence factors of axial tension and stress.Analysis of experimental results the following conclusions:shaft and tolerance of contact area of the maximum equivalent stress area,under the influence of edge effect,high stress,high in the end edge.Containing a appears near the edge of the middle low stress area.On the surface of the hollow shaft stress value present a growing phenomenon from one end to the other end. 【期刊名称】《天津理工大学学报》
基于ANSYS Workbench的活塞静力学与热力学分析 作者：宋飞 来源：《中国科技博览》2014年第25期 [摘要]汽车发动机是汽车整车的核心组成部分，发动机的好坏直接影响一辆汽车的各项使用性能。而活塞又是汽车发动机的“心脏”，那么，研究活塞的受力与受热情况就显得十分重要。本文通过运用三维设计软件CATIA建立活塞几何模型，利用大型有限元分析软件ANSYS Workbench对活塞顶部和整个活塞进行静力学和热力学分析，来模拟活塞在实际运转情况下所受的应力、应变等。希望能为国产发动机活塞的优化设计提供一些参考。 [关键词]活塞 ANSYS Workbench 静力学热力学 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0347-02 汽车活塞好比汽车发动机的中枢部位，在发动机启动时占了极其重要的地位。近年来，随着客户对汽车整车发动机动力性、燃油经济性、操作稳定性等各项使用性能要求越来越高，发动机的转速、平均有效压力和活塞平均速度都较以往有了大幅度的提高，从而导致发动机的机械载荷和热负荷增加了许多。因此，设计出一个高效、持久耐用的活塞，已成为当前发动机设计的重点。 一、建立活塞几何模型 活塞几何建模采用CATIA V5R19三维软件来实现，采用公制单位 mm。活塞零件图的具体尺寸参数如图1所示。 图1 活塞零件图 通过对活塞零件图的分析计算，设计出活塞三维几何模型如图2所示。为使ANSYS Workbench仿真数据更符合实际，将活塞装入虚拟气缸内。在CATIA窗口界面通过右击特征树，修改虚拟气缸的属性，将其透明度设置为200，效果如图3所示。 二、活塞的受力和热传导分析 （一）文件导入 将装入虚拟气缸的活塞几何模型另存为stp格式，然后导入ANSYS Workbench中，得到在ANSYS中的几何模型，如图4所示。采用的单位制为Metric（kg，mm，s，℃，A，N，V）。
基于Solidworks Simulation的轴承过盈配合接触应力分析王斌 【摘要】The finite element analysis software Solidworks Simulation was used to analyze the problem of bearing inner race inter-ference contact.From the stress nephogram,strain nephogram and displacement nephogram,finding the position ofmaximum stress ,circumferential stress,radial stress and radial displacement.The interference fit analysis can provide the theoretical basis for the design and check calculation of the interference fit of the main shaft of the traction motor,and provide the basis for judging the bearing pressure.%利用有限元Solidworks Simulation 软件对球轴承内圈过盈接触问题进行仿真分析，通过求解出应力、应变和位移云图，找出了轴的最大应力、周向应力、径向应力和径向位移。过盈配合接触应力分析可为牵引电机主轴轴承过盈配合的设计和校核计算提供理论依据，同时为判断轴承压装到位提供依据。 【期刊名称】《技术与市场》 【年(卷),期】2017(000)001 【总页数】3页(P18-19,23) 【关键词】轴承;YQ-365;牵引电机;过盈配合;接触应力 【作者】王斌 【作者单位】中车株洲电机有限公司，湖南株洲421001
高速永磁同步电机的转子结构强度分析研究 李振平;占彦 【摘要】针对高速永磁同步电机转子结构设计及强度问题,对转子结构形式和永磁体材料的选择、轴径尺寸的确定、护套与永磁体之间的过盈配合、转子强度分析方法等方面进行了研究.开展了护套与永磁体之间过盈量的理论分析,使用解析法建立了转子动态过盈量的计算公式,提出了高速永磁同步电机转子的结构强度校核方法.在理论分析的基础上,利用ANSYS-workbench有限元软件对一台最高转速为7 2000 r/min的10 kW高速永磁同步电机的转子进行了热-结构耦合强度分析计算.研究结果表明,永磁体与护套之间的动态过盈量决定了转子的强度,该电机转子的过盈量最佳值为0.03 mm～0.05 mm,该转子设计合理可靠,可以满足设计要求;该有限元仿真方法能够方便地实现内嵌式转子的结构强度分析,为转子的结构优化设计提供一定的依据. 【期刊名称】《机电工程》 【年(卷),期】2016(033)007 【总页数】4页(P900-903) 【关键词】高速永磁电机;转子;护套;结构强度;过盈量;热-结构耦合分析 【作者】李振平;占彦 【作者单位】北京动力机械研究所,北京100074;蒂森克虏伯采矿物料搬运技术(中国)有限公司,北京100020 【正文语种】中文
【中图分类】TM351;TH39;TH123+.3 高速永磁同步电机具有体积小、转矩密度高、低速大转矩输出、转子发热小等优势，尤其是较高的动态响应速度，很容易实现较高的稳速精度和快速正反转切换，具有广泛的应用前景，如高速机床、飞轮储能、电主轴、天然气管道中采用的离心压缩机和鼓风机以及分析设备中的真空泵等[1-4]。 转子是高速永磁电机的核心部件，转子的永磁体通常选用烧结钕铁硼或钐钴永磁材料，该类型材料能够承受很大的压应力而不能承受较大的拉应力，需要采取护套保护，永磁体和护套之间采用过盈配合，从而给永磁体施加预先压应力，补偿高速旋转时离心力产生的拉应力[5-6]。 护套与永磁体之间过盈量的确定是一个复杂问题。高速旋转下离心力会使永磁体和护套之间的过盈量减小；在高温情况下由于护套材料的线膨胀系数与永磁体材料有所不同，也使过盈量减小[7-8]。为了保证永磁体和护套之间有足够的接触压力， 必须选择合适的过盈量，使电机高速运转时永磁体受一定的压应力，同时护套的所受应力在许用强度范围内。 文献[9]分析了转子与护套之间过盈量对转子强度的影响；文献[10]分析了金属材 料护套与碳纤维护套的优缺点，并对采用碳纤维护套的电机转子进行了强度分析。文献[11]针对一台额定转速为60 000 r/min的高速电机转子进行了强度分析，利 用有限元法进行了仿真计算，仿真结果与理论计算接近，但未考虑温度影响。 本研究主要针对高速永磁电机转子的结构设计和强度分析，重点对护套与永磁体之间的过盈量进行研究，介绍护套与永磁体的过盈量的理论计算方法，并结合一台最高转速为72 000 r/min的10 kW高速永磁同步电机，采用ANSYS workbench 分析过盈量对护套和永磁体的应力水平的影响。 根据高速永磁电机转子结构形式的国内外研究现状分析，高速电机永磁体多采用两极圆柱形实心结构。为了保护永磁体，本研究在永磁体外面增加非导磁合金钢护套。
注：按住Ctrl键，鼠标左键点击即可进入内容界面 共享日期[2013-9-5] 1、ADAMS和ANSYS对机构的联合仿真分析 2、ANSYS_LS_DYNA软件在圆柱体镦粗中的应用 3、ANSYS边坡生态修复数值模拟应用研究 4、ANSYS二次开发技术及其在土木工程中的应用 5、ANSYS耦合算法在土石坝中的应用 6、ANSYS三维模型中SOLID65单元的内力提取问题 7、ANSYS在发射药力学性能仿真模拟中的应用 8、ANSYS特征值法在计算外压圆筒弹性失稳中的应用讨论 9、ANSYS有限元法在焊接温度场分析中的应用 10、ANSYS在贝雷梁施工支架检算及变形量预测中的应用研究 11、ANSYS在圆钢管混凝土柱温度场分析中的应用 12、MFX_ANSYS_CFX流固耦合计算及其在_魔方_上的应用 13、Researchonparametricm_省略_ionbridgebasedo 14、边坡爆破振动测试及响应规律ANSYS时程分析 15、海上风电桩基础与导管架灌浆连接段的ANSYS分析 16、核电站电气贯穿件压力监测装置的ANSYS应力分析与评定 17、火箭发动机锥形喷管ANSYS力学性能分析研究 18、基于ADAMS和ANSYS的飞机救援拖车组合连接装置的研究
19、基于ANSYS_FE_SAFE的斗杆疲劳特性分析及寿命估算 20、基于ANSYS_LS_DYNA的保持架动力学分析 21、基于ANSYS_LS_DYNA的电磁冲击系统阀芯动力学研究 22、基于ANSYS_LS_DYNA的果树剪枝动力学仿真分析 23、基于ANSYS_LS_DYNA的轻型输送带辊压复合成形数值模拟 24、基于ANSYS_LS_DYNA的示位标入水冲击仿真分析 25、基于ANSYS_LS_DYNA的铜板矫直有限元分析 26、基于ANSYS_LS_DYNA的新型着陆缓冲气囊仿真分析 27、基于ANSYSWorkbench的电子封装QFP热分析 28、基于ANSYSWorkbench的TZ04DU1_0装载机的有限元分析 29、基于ANSYS_Workbench的蹄式制动器接触压力分析及优化 30、基于ANSYSWorkbench的堆垛机结构分析与优化 31、基于ANSYSWorkbench的风力发电机增速器仿真 32、基于ANSYSWorkbench的刮板输送机中部槽优化设计 33、基于ANSYSWorkbench的滑座有限元分析 34、基于ANSYSWorkbench的轻质托盘承载性能分析 35、基于ANSYSWorkbench的绕线机主轴系统动力学特性研究 36、基于ANSYSWorkbench的五自由度转向器整车模拟试验台液 体静压.. 37、基于ANSYSWorkbench协同平台的汽车膜片弹簧有限元分析 38、基于ANSYS柴油机活塞的有限元分析 39、基于ANSYS的板材焊缝残余应力分析
基于ANSYS Workbench的面齿轮传动固有特性分析 王其雷;何瑛;何国旗;邓澍杰;孙能 【摘要】以正交面齿轮传动为研究对象,建立面齿轮传动的有限元模型,运用有限元软件ANSYS Workbenck对该模型进行模态分析,提取该模型的前6阶固有频率和振型进行分析;并研究压力角、齿数差及面齿轮孔径对面齿轮传动固有频率的影响.研究结果表明:面齿轮传动的模态振型以面齿轮振动为主,面齿轮传动固有频率随压力角、齿数差及面齿轮孔径的增大而增大,其中面齿轮孔径对其影响最大,其次是压力角,而齿数差对其影响不大. 【期刊名称】《湖南工业大学学报》 【年(卷),期】2016(030)001 【总页数】5页(P1-5) 【关键词】面齿轮;ANSYS Workbench;模态分析;固有频率;振型 【作者】王其雷;何瑛;何国旗;邓澍杰;孙能 【作者单位】湖南工业大学机械工程学院,湖南株洲412007;湖南理工职业技术学院资源工程系,湖南湘潭411104;湖南工业大学机械工程学院,湖南株洲412007;湖南工业大学机械工程学院,湖南株洲412007;湖南工业大学机械工程学院,湖南株洲412007 【正文语种】中文 【中图分类】TH132.41
面齿轮传动是一种新型的齿轮传动形式，具有重合度高、噪声低、振动小等许多优点［1-3］。随着科技的不断发展，面齿轮传动因其独特的分流特性，使其在新型战斗直升机主减速器系统中已逐渐得到应用。齿轮传动时，内外部激励会使系统产生机械振动，振动系统的固有特性对系统的动态响应、振动形式以及动载荷的产生与传递等都有重要影响［4］。齿轮传动的固有特性研究是齿轮结构动态设计及故障诊断的重要方法［5-6］。 目前，对于圆柱齿轮和锥齿轮传动固有特性的分析，已有较多的学者进行了研究［7-10］；而对于新型的面齿轮传动，相关研究文献较少，张乐等［11］建立了面齿轮传动分扭系统的动力学模型，分析了啮合刚度对系统固有频率的影响。 本文以正交面齿轮传动为研究对象，根据面齿轮切齿啮合关系和空间啮合原理，推导出正交面齿轮齿面方程，运用MATLAB和Pro/E软件建立面齿轮传动三维实体模型，基于ANSYS Workbench软件对该模型进行模态分析，提取该模型的前6阶固有频率和振型进行分析，并研究压力角、齿数差及面齿轮孔径对面齿轮传动固有频率的影响。 设面齿轮传动系统为具有n个自由度的线弹性振动系统，其运动微分方程［12］为 式中：M为质量矩阵；C为阻尼矩阵；K为刚度矩阵；F（t）为力矢量；x为位移矢量；为速度矢量；为加速度矢量。 在模态分析中，不考虑阻尼和外力作用，该系统无阻尼运动方程为 一般假设系统结构的自由振动为简谐振动，即位移为正弦函数，则方程（2）化简为 式中：xi为第i阶模态的主振型； 为第i阶模态的固有频率。 因此，模态分析中系统的固有频率和振型由系统的质量和刚度确定。
基于AnsysWorkbench的圆柱销接触分析前面一篇基于Any经典界面的接触分析例子做完以后，不少朋友希望 了解该例子在Workbench中是如何完成的。我做了一下，与大家共享，不 一定正确。毕竟这种东西，教科书上也没有，我只是按照自己的理解在做，有错误的地方，恳请指正。 1．问题描述 一个钢销插在一个钢块中的光滑销孔中。已知钢销的半径是0.5unit,长是2.5unit，而钢块的宽是4Unit,长4Unit,高为1Unit,方块中的销孔 半径为0.49unit,是一个通孔。钢块与钢销的弹性模量均为36e6，泊松比 为0.3. 由于钢销的直径比销孔的直径要大，所以它们之间是过盈配合。现在 要对该问题进行两个载荷步的仿真。 （1）要得到过盈配合的应力。 （2）要求当把钢销从方块中拔出时，应力，接触压力及约束力。 2．问题分析 由于该问题关于两个坐标面对称，因此只需要取出四分之一进行分析 即可。 进行该分析，需要两个载荷步： 第一个载荷步，过盈配合。求解没有附加位移约束的问题，钢销由于 它的几何尺寸被销孔所约束，由于有过盈配合，因而产生了应力。
第二个载荷步，拔出分析。往外拉动钢销1.7unit，对于耦合节点上 使用位移条件。打开自动时间步长以保证求解收敛。在后处理中每10个 载荷子步读一个结果。 本篇只谈第一个载荷步的计算。 3．生成几何体 上述问题是ANSYS自带的一个例子。对于几何体，它已经编制了生成 几何体的命令流文件。所以，我们首先用经典界面打开该命令流文件，运 行之以生成四分之一几何体；然后导出为一个IGS文件，再退出经典界面，接着再到WORKBENCH中，打开该IGS文件进行操作。 （3.1）首先打开ANSYSAPDL14.5. （3.2）然后读入已经做好的几何体。从【工具菜单】-->【File】-->【ReadInputFrom】打开导入文件对话框 找到ANSYS自带的文件 \ProgramFile\AnyInc\V145\ANSYS\data\model\block.inp【OK】后 四分之一几何模型被导入，结果如下图 （3.3）导出几何模型 从【工具菜单】】-->【File】-->【E某port】打开导出文件对话框，在该对话框中设置如下 即把数据库中的几何体导出为一个block.ig文件。【OK】以后该文 件被导出。 （3.4）退出ANSYSAPDL14.5.
基于ANSYS Workbench对渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳寿命 分析 ANSYS Workbench 对渐开线直齿圆柱齿轮接触疲劳寿命分析 随着工业技术的发展，机械传动的要求也越来越高，其中齿轮传动作为一种重要的机械传动方式，其性能要求也更加苛刻。齿轮传动在使用过程中，由于长时间受到外界力的作用，很容易出现接触疲劳问题，从而影响其正常工作。因此，如何预测齿轮接触疲劳寿命，对于提高齿轮传动的可靠性，具有重要的意义。 渐开线直齿圆柱齿轮是一种传动效率高、噪音小、负载能力强的齿轮。为了准确预测其接触疲劳寿命，我们可以使用ANSYS Workbench来进行分析。 首先，在ANSYS Workbench中建立一个3D的渐开线直齿圆柱齿轮模型，确定齿轮的几何参数和材料属性，在模型中加入齿形偏差和存在底隙等实际工作条件，再定义边界条件、力和载荷。 接下来，我们使用ANSYS中的逐步荷载分析方法，模拟齿轮在连续负载中的应力、应变和位移等变化情况。然后，通过霍尔曼准则计算渐开线直齿圆柱齿轮的接触应力、接触疲劳极限和疲劳指数等参数，进而预测其接触疲劳寿命。 同时，为了保证分析结果的准确性，在分析过程中我们还需要考虑一些影响因素。例如，在定义材料属性时，需要考虑其疲
劳性能和断裂模式。在模拟载荷和边界条件时，需要确保其与实际工作条件相匹配，并考虑齿轮工作时的动态因素。 最终，通过ANSYS Workbench对渐开线直齿圆柱齿轮的接触 疲劳寿命进行分析，可以预测出齿轮在不同负载条件下的疲劳寿命，分析出齿轮的疲劳寿命与设计的安全寿命之间的差距，进而优化齿轮的设计方案，提高其可靠性和寿命。 总之，ANSYS Workbench作为一款常用的FEM软件，能够提供准确的齿轮接触疲劳分析，对于提高齿轮传动的性能、可靠性和寿命，具有很大的作用。对渐开线直齿圆柱齿轮进行接触疲劳寿命分析时，需要收集并分析一些相关数据，以确定齿轮的材料属性、载荷、边界条件等因素。接下来，我将列出相关数据并进行简要分析。 一、齿轮几何参数和材料属性 在分析接触疲劳寿命时，需要知道渐开线直齿圆柱齿轮的几何参数和材料属性，包括模数、压力角、齿数、法向模量、泊松比、极限韧度、弹性极限等。这些数据可以由CAD软件或工 程手册中获取，不同的参数会对分析结果产生不同的影响，应该根据实际情况合理选择。 二、载荷情况 对于齿轮传动而言，载荷是决定其工作寿命的重要因素。因此，在分析接触疲劳寿命时，需要了解齿轮受到的载荷情况，如转速、扭矩、径向力和轴向力等。这些数据可以通过测试设备获得，也可以通过推算和领域经验确定。
基于Workbench的行星齿轮组热-结构耦合分析 杨淑贞;董彬 【摘要】基于有限元分析、齿轮啮合、摩擦生热等理论，建立了行星齿轮组有限元模型，计算了某汽车齿轮减速箱齿轮热稳态分析的边界条件。利用ANSYS Workbench软件对齿轮组进行整体热-结构耦合分析和单独结构分析，将得到的数据进行分析对比，得到啮合轮齿处应力和位移的变化，分析了温度场对相关变化的影响，为研究某汽车行星齿轮组的结构优化提供了更加准确的依据，对同类型零部件的热-结构耦合分析具有一定的指导意义。 【期刊名称】《制造业自动化》 【年(卷),期】2015(000)012 【总页数】3页(P75-76,96) 【关键词】齿轮啮合;ANSYS Workbench;热-结构耦合 【作者】杨淑贞;董彬 【作者单位】黄河交通学院汽车工程学院，焦作 454950;黄河交通学院汽车工程学院，焦作 454950 【正文语种】中文 【中图分类】TH122 0 引言 行星齿轮组是汽车减速箱关键零部件之一，其传动性能直接影响着汽车减速箱的工
作性能，由于汽车行驶过程中调速频繁，齿轮收到的扭矩强度大，因而行星齿轮组传动故障也是汽车多发故障之一。现有研究多集中在对重载齿轮应力及位移的分析及验证结构的合理性，并未考虑到齿轮啮合摩擦过程中热因素的影响[1～3]。在实际工况中齿轮啮合摩擦会产生大量的热，热变形和热应力会主导齿轮应力分布情况，在温度和应力影响下会造成齿轮胶合或点蚀失效。查阅当前文献发现国内外的学者对热分析方法、温度场在啮合齿轮内部的分布以及对流换热、热传导等热边界条件的确定都进行了研究[4～6]。热对齿轮传动过程中的应力有很大影响，但现有研究大多将应力和温度单独进行研究，研究结果实际并不能很好地模拟实际传动过程中应力变化以及确定最大应力位置。在此基础上国内有部分学者进行了探索：梅益等人对重载减速箱进行了热-结构耦合的研究[7]，赵丽娟等人进行了采煤机截割部摇臂整体虚拟样机的温度结构耦合分析，为相应零件的结构设计和优化提供了更加准确的量化数据[8]。而行星齿轮组的热力耦合仿真报道较少，本文对行星齿轮组进 行热力结构耦合分析，通过对比有无耦合分析数据，说明进行耦合分析的必要性，为相关齿轮部件研究提供理论依据和更加准确的研究方法。 1 热力耦合方法 结构在承受变化的温度载荷时，由于部分约束而使变形受到限制，就会在内部产生热应力。热应力实际上是热和应力两个物理场的耦合，目前ANSYS研究耦合场常用的两种方法是直接耦合和顺序耦合，直接耦合是直接用热-应力耦合单元，得到 热分析和结构应力分析结果，顺序耦合是先进行热分析，然后将热分析的结果作为结构的温度荷载。ANSYS14.0开始，Workbench界面下的SystemCoupling模块，使用顺序耦合要比直接耦合分析效率更高，Workbench设计的各组件模块之间的继承性也极大地方便了顺序耦合的方法，本研究对象为某汽车减速箱行星齿轮组结构，由于仿真部件较多，且采用整体仿真方法，因此选用顺序耦合方法进行仿真。
基于AnsysWorkbench筒体吊装工具有限 元分析 摘要：采用AnsysWorkbench软件对筒体吊装工具进行有限元分析，通过建模仿真的方式了解筒体吊装工具的强度及变形情况，依托计算结果提出筒体吊装工具优化设计的方案。 关键词：筒体吊装工具；AnsysWorkbench；有限元分析 随着现代科技的不断发展，工业制造和建筑施工等领域对于设备和材料的提出了更高的要求。在筒体、压力容器等重型设备的制造和运输过程中，吊装工具是一种必不可少的装备。利用吊装工具可以将筒体等重量物品从一个位置转移到另一个位置，并保证吊装过程的安全和稳定。因此，对于吊装工具的设计和分析是非常重要的。AnsysWorkbench作为一款常见的有限元分析软件，在应用于筒体吊装工具的分析中有着广泛的应用价值。本研究对基于Ansys Workbench筒体吊装工具有限元分析的相关问题进行深入研究，为方案设计及失效分析提供理论支持。 1AnsysWorkbench的主要功能及应用流程 1.1 AnsysWorkbench的主要功能 Ansys Workbench是一款广泛应用于工业制造、建筑施工、航空航天等领域的有限元分析软件，其主要功能包括：（1）CAD建模。Ansys Workbench具有强大的CAD建模功能，可以创建2D和3D的几何对象和组件，并快速导入各种文件格式的CAD数据文件。（2）丰富的材料库。针对各种不同的实际应用场合，AnsysWorkbench内置了广泛的材料数据库，包括金属、塑料、陶瓷、涂层、复合材料等多种材料，用户还可以在其基础上拓展和编辑自己的材料数据。（3）划分单元.通过AnsysWorkbench中的划分单元工具可以给几何模型划分单元，包括四面体、六面体、棱柱体等单元类型，满足复杂结构的有限元分析需求。（4）
基于ABAQUS的冰箱卡扣X向配合尺寸对Y向受力影响的 分析 李延锋;刘海丽;罗明明;石静 【摘要】卡扣是冰箱的重要组成部分,主要用于防止冰箱门与箱体强烈撞击时产生噪声和反弹,使其关到一定角度后自行闭合,关闭后提供一定的锁紧力.为了研究冰箱卡扣X向配合尺寸对Fy的影响,采用ABAQUS软件进行非线性有限元分析的方法,仿真卡扣在不同X向配合尺寸L下关门过程中Y向受力Fy.根据仿真结果,得到了 卡扣Y向力Fmin、Fmax、Fend.最后,借助MATLAB软件拟合了Fymin、Fymax、Fyend与配合尺寸L的关系,确定了最小极限配合尺寸Lmin.结果表明卡扣X向配 合尺寸设计的合理性直接影响冰箱门开闭力,Fymin、Fymax、Fend与L在一定范围内呈线性关系,该线性关系式对同类冰箱卡扣配合尺寸误差设计具有指导意义.【期刊名称】《机械工程师》 【年(卷),期】2016(000)009 【总页数】4页(P9-12) 【关键词】冰箱卡扣;X向配合尺寸;ABAQUS;Y向受力 【作者】李延锋;刘海丽;罗明明;石静 【作者单位】河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454003;河南理工大学 机械与动力工程学院,河南焦作454003;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦 作454003;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454003 【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9 卡扣是常用的机械连接装置，主要是通过配合过程中弹性变形和到位后的变形复原来实现两零件间的连接。以结构简单、装配方便、经济及不影响整体外观、连接可靠等特点受到设计人员的青睐，广泛应用于汽车、家用电器、玩具、通信等领域[1-4]。冰箱设计时，为了防止关门用力过大时，冰箱门与箱体强烈撞击反弹和产 生噪声，为了使冰箱门关到一定角度后自行闭合，且在关门后具有一定的锁紧力，冰箱门封和箱体贴合紧密，在冰箱门铰链处设置卡扣连接，由固定部分处（简称定卡扣）和转动部分（简称动卡扣）配合起作用。调研发现，由于卡扣X方向配合 误差的影响，有一部分冰箱上装配的卡扣达不到预期作用。甚至会导致冰箱门贴合不严、冷量泄漏、压缩机不停机工作、冰箱内部结霜量较大，最终影响冰箱的寿命。冰箱卡扣的传统设计方法是设计人员参考类似卡扣的几何参数，进行实验，然后根据经验调整参数再进行实验验证，反复进行，直至达到设计要求。但是，不同应用环境和要求下，卡扣的材料、造型等差别较明显，各种卡扣都应该满足连接过程中各类力学环境条件。传统设计，开发周期长，精确度低，难以满足要求。而采用有限元方法，可以对卡扣的装配过程进行准确分析，从而使卡扣设计从经验设计向科学设计转变[5]。 宋凯等[6]使用通用有限元分析与优化软件HyperWorks，分析了由于倒车雷达卡 扣引起的后保险杠安装变形，并给出卡扣对后保险杠的压紧力。陈燕等[2]运用ANSYS分析POS机卡扣装配过程中的最大应力和应变，并将分析结果与简化计 算公式进行比较。纪海慧[3]介绍了基于ANSYS Workbench的卡扣装配分析方法和步骤，用ANSYS Workbench软件计算卡扣中的应力和应变，动态显示装配过程、生成计算结果曲线图。刘容等[7]用ABAQUS对呼吸防护面具卡扣进行装配力学分析，确定了卡扣配合尺寸、受力、变形的关系。倪敏明[8]在汽车中控面板上 空调旋钮卡扣的设计中，应用ABAQUS软件的仿真结果和优化功能对其结构形式
表贴式永磁同步电机永磁体护套动力特性研究 作者：李鸿梅张洪信赵清海华青松 来源：《青岛大学学报（工程技术版）》2020年第04期
摘要：针对表贴式永磁同步电机在运转过程中存在的永磁体因离心力作用会受到较大的拉应力而被损坏的问题，本文主要对表贴式永磁同步电机永磁体护套动力特性进行研究。给出了转子结构及其强度理论解析模型，对永磁转子各部件的径向、切向、轴向的应力及等效应力进行解析计算，并基于ANSYS Workbench软件，选择合金护套保护永磁体，对转轴、永磁体和护套的受力情况进行有限元仿真分析。仿真结果表明，适当增大护套与永磁体之间的过盈量，有利于降低永磁体遭受损坏的风险，而且随着护套厚度的增加，护套与永磁体之间所需的过盈量逐渐减小。该研究为永磁转子的设计提供了理论依据。 关键词：表贴式转子; 永磁同步电机; 强度分析; 有限元分析 中图分类号： TM351 文献标识码： A 永磁电机因其结构简单、工作效率高、便于维护等优点在各个领域得到广泛的应用[1 5] 。依据转子永磁体的安置方式，永磁电机可以分为表贴式和嵌入式两种类型。由于表贴式永磁电机的性能优良，极间漏磁比较小，电枢反应小，而且制造工艺比较简单，因此采用永磁体为表贴式的结构成为许多永磁电机转子结构的选择。表贴式永磁同步电机作为一种节能环保型电机，广泛应用到诸多领域[6 9] 。由于电机运转过程中产生的离心力可能会对抗拉强度很小但抗压强度较大的表贴式永磁体造成损坏，影响永磁同步电机的正常运行，所以需要在永磁体外加一层护套，使永磁体在各个方向上尽可能受到压应力[10 14] 。目前，比较常用的护套材
磁力齿轮内转子护套过盈量计算及其应力分析 张炳义;戴思锐;冯桂宏 【摘要】Aiming at the problems that centrifugal force produced by the rotor during the rotation of the magnetic gear was easy to cause the damage of the surface mount permanent magnet, the high-strength interference fit protective sleeve was investigated to protect the permanent magnet. After the analysis of the amount of interference fit and the calculation method of the stress between the inner rotor protection sleeve and the permanent magnet, for a magnetic gear speed of 56 r/min, the transmission ratio of 8, the interference fit and stress was calculated, then the stress of the permanent magnet was analyzed. According to the amount of interference and in order to analyze the stress of protective sleeve and permanent magnet by ANSYS Workbench15. 0, the experiment platform was constructed and the stable operation of the prototype for a period of time was disassembled, the protective sleeve effect was observed. The results indicate that the simulation results are close to the theoretical values, and the surface of the inner rotor protective sleeve is smooth and free of bulge, it is proved the accuracy of numerical calculation. The protective sleeve can be used to protect permanent magnets.%针对磁力齿轮中转子在旋转时产生的离心力容易导致表贴式永磁体损坏的问题,将一个高强度过盈配合的保护套应用到永磁体的保护中.对内转子保护套与永磁体间的过盈配合量及其应力的计算方法进行了分析,对一台内转子速度为56 r/min,传动比为8的磁力齿轮,计算了内转子护套和永磁体的应力值以及护套的过盈量,并根据计算出的过