Ansysworkbench参数化过盈配合模拟计算确定所需过盈量校核计算
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Ansys 过盈装配压入力分析
1.建模:
建立轴承、壳体、压头的三维模型,模型的装配关系见下图所示:
将建好的模型导入ANSYS Workbench
2.建立材料属性:
在ANSYS Workbench中建立如下所示的材料参数,通过Engineering Data 模块建立。
并将材料和相关部件进行关联。
3.网格划分:
采用六面体为主的方法进行网格划分,网格尺寸为2mm,最终网格数量为20164,节点总数为75013。
有限元模型如下图所示:
4.接触设置:
压头和轴承之间建立绑定接触
轴承外圈和壳体内圈接触区域建立摩擦接触,设置摩擦系数为0.09,设置过盈量为0.012mm。
5.载荷约束:
压入过程中,模拟实际情况,约束壳体底部,在压头端部施加位移载荷,压入10mm。
进行非线性强度分析。
6.计算结果:
提取压头端部的支反力,绘制曲线。
基于Ansys Workbench 的行星架组件过盈配合仿真研究及结构改善徐 鹏1 吕小波2 胡吉全1 李 波1 杨艳芳11.武汉理工大学物流工程学院 武汉 4300632.湖北科峰传动设备有限公司 黄冈 438000摘 要:针对某典型小型行星减速器输出轴组件,对其销轴与行星架的过盈配合展开研究。
首先根据理论计算得到过盈量的初始范围;再利用Ansys Workbench 软件模拟分析设计参数对过盈装配的影响,其中重点分析了过盈量和摩擦系数对接触压力、等效应力和压装曲线的影响关系。
研究发现过盈量对过盈配合的影响最大,摩擦系数对接触压力的影响可以忽略不计,在此基础上根据仿真结果对理论计算的初始过盈量范围进行优化,得到最佳过盈量范围为0.004~0.008 mm;最后将销轴结构进行改善,结果表明所提出的阶梯销轴不会改变联接的可靠性,且能改善结构应力情况,提升压装质量,为小型行星减速器输出轴组件的设计提供参考。
关键词:行星减速器;过盈配合;仿真优化;压装质量中图分类号:TH132.46 文献标志码:A 文章编号:1001-0785(2020)14-0032-07Abstract: As for components of the output shaft of a typical small planetary reducer, the interference fit between its pin shaft and planet carrier was studied. Firstly, the initial magnitude of magnitude of interference was calculated according to theories. Then, Ansys Workbench software was used to simulate and analyze the influence of design parameters on interference fit, among which the influence of magnitude of interference and friction coefficient on contact pressure, equivalent stress and press-fitting curve was emphatically analyzed. It was found that the magnitude of interference affected the interference fit to the greatest degree, and the influence of friction coefficient on contact pressure can be ignored. Based on the above, the initial magnitude of interference calculated theoretically was optimized according to simulation results, and the optimal magnitude of interference was 0.004 to 0.008 mm; finally, the pin shaft structure is improved, and results showed that the proposed stepped pin shaft will not change the reliability of the connection, and can improve the structural stress and the quality of press fitting, which can provide a reference for the design of output shaft components of small planetary reducerKeywords: planetary reducer; interference fit; simulation optimization; press-fitting quality0 引言减速器是机械零部件中的重要成分,在我国的装备与制造业中发挥着重要作用。
抱紧力计算与校核一、过盈配合的基本参数过盈连接是利用零件间的配合过盈来实现连接。
这种连接结构简单,定心精度好,可承受转矩、轴向力或两者的复合载荷,承载能力高;缺点是结合面加工精度要求较高,装配不便,配合面边缘处应力集中较大。
其主要装配方法有三种:压入法、温差法、液压法。
该产品推力轴承与轴之间的过盈配合采用压入法,为纵向过盈联接。
计算基本参数及其含义如表1-1所示。
表1-1计算基本参数及其含义表二、传递载荷所需要的最小结合压力过盈联接的结合面间的结合压力,即径向压力,与该结合面所传递的载荷大小有关。
如图2-1所示。
图2-1受轴向力及转矩示意图2.1承受传递转矩T当轴与轴套传递启动转矩时,则应保证在此转矩作用下不产生周向滑移。
亦即当结合压力为时,在启动转矩的作用下,配合面间所能产生的摩擦阻力矩应大于或等于启动转矩。
结合面的摩擦阻力距为,为了保证,则有,即有,结合面最小结合压力满足2.2承受轴向力F当轴与轴套传递轴向力时,应保证联接在此载荷作用下,不产生轴向滑动。
亦即当径向压力为时,在轴向力的作用下,配合面上所能产生的轴向摩擦阻力应大于或等于轴向力。
结合面的摩擦阻力为,为了保证,则有,即有,结合面最小结合压力满足2.3承受轴向力与转矩的联合作用记联合作用所产生的合力为,则有推理同上,最终得到三、传递载荷所需要的最小过盈量3.1包容件直径比与传递载荷所需的最小直径变化量1)包容件直径比,即结合直径除以包容件外径,2)包容件传递载荷所需的最小直径变化量,即包容件内径的扩大量,其中系数满足,3.2被包容件直径比与传递载荷所需的最小直径变化量1)被包容件直径比,即被包容件内径除以结合直径,2)被包容件传递载荷所需的最小直径变化量,即被包容件外径的缩小量,其中系数满足,3.3传递载荷所需的最小有效过盈量传递载荷所需的最小有效过盈量记为δ,则3.4考虑压平量的最小过盈量考虑压平量的最小过盈量满足,对于纵向过盈连接,取四、过盈连接件所允许的最大有效过盈量4.1连接件不产生塑形变形的最大结合压力与传递力1)包容件不产生塑形变形所允许的最大结合压力塑性材料:脆性材料:其中,系数、按下式计算,2)被包容件不产生塑形变形所允许的最大结合压力塑性材料:脆性材料:其中,系数按下式计算,实心轴,此时3)连接件不产生塑形变形的最大结合压力,4)连接件不产生塑形变形的传递力4.2连接件不产生塑形变形所允许的最大有效过盈量1)包容件不产生塑形变形所允许的最大直径变化量其中系数满足,2)被包容件不产生塑形变形所允许的最大直径变化量其中系数满足,3)连接件不产生塑形变形所允许的最大有效过盈量五、过盈配合的校核计算1)最小传递力其中,2)包容件的最大应力塑性材料:脆性材料:其中,3)被包容件的最大应力其中,同上。
基于ANSYS Workbench的辊压机辊子过盈联接应力分析于浚哲;滕延伟;褚旭【摘要】对辊压机辊子进行运动及受力分析,采用厚壁圆筒模型计算辊轴和辊套配合过盈量的上、下限,运用ANSYS Workbench对不同过盈量下的过盈联接进行分析,得到了辊轴与辊套在过盈配合状态下的接触应力分布情况.将有限元计算结果与理论计算结果进行对比,验证了有限元分析结果的可靠性,为辊压机辊子过盈联接的设计提供了一种新途径.【期刊名称】《水泥技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P38-40)【关键词】辊压机;过盈联接;ANSYS Workbench【作者】于浚哲;滕延伟;褚旭【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TH131.7辊压机是利用两个辊子对物料施压,从而达到使物料粉碎的目的。
因此,辊子结构设计的好坏直接影响辊压机的使用效果及寿命等。
辊子主要由辊轴和辊套组装而成,两者通过过盈联接传递力,避免了键槽等结构对零件强度的削弱。
但由于过盈配合属于接触非线性类型而且难以通过常规方法对其进行测定,一般只能靠经验确定过盈量[1]。
文献[2]通过理论计算给出辊轴与辊套的最大、最小过盈量,但未分析在不同过盈量下接触面的应力分布情况。
文献[3]利用有限元方法对辊套在不同过盈量下的接触应力进行分析,并通过与理论计算进行对比,验证有限元方法的可行性,但分析过程未考虑辊轴变形对接触面应力的影响。
因而辊子过盈配合接触分析还需深入研究。
文中利用三维软件建立辊子模型,通过软件间的无缝联接导入ANSYSWorkbench中进行分析,通过在轴承支座上施加液压力,将结构变形对接触应力的影响考虑其中,相对真实地反映了在不同过盈量下接触面的应力分布,为辊子结构的设计和生产制造工艺提供理论依据。
文中主要分析辊轴和辊套的接触应力分布情况,故对辊子结构进行必要的简化,简化后的结构如图1所示。
1.1 辊子承受的最大转矩计算[2][3]辊轴和辊套采用温差法进行过盈装配,为使辊压机工作时两者不发生相对滑动,其接触面间的摩擦力矩应大于或等于辊子承受的转矩。
过盈联接1.确定压力p;1)传递轴向力F2)传递转矩T3)承受轴向力F和转矩T的联合作用2.确定最小有效过盈量,选定配合种类;3.计算过盈联接的强度;4.计算所需压入力;(采用压入法装配时)5.计算包容件加热及被包容件冷却温度;(采用胀缩法装配时)6.包容见外径胀大量及被包容件内径缩小量。
1. 配合面间所需的径向压力p过盈联接的配合面间应具有的径向压力是随着所传递的载荷不同而异的。
1)传递轴向力F当联接传递轴向力F时(图7-20),应保证联接在此载荷作用下,不产生轴向滑动。
亦即当径向压力为P时,在外载荷F的作用下,配合面上所能产生的轴向摩擦阻力F,应大于或等于外载荷F。
图: 变轴向力的过盈联接图: 受转矩的过盈联接设配合的公称直径为人配合面间的摩擦系数为人配合长度为l,则F f=πdlpf因需保证Ff≥F,故[7-8]2)传递转矩T当联接传递转矩T时,则应保证在此转矩作用下不产生周向滑移。
亦即当径向压力为P时,在转矩T的作用下,配合面间所能产生的摩擦阻力矩Mf应大于或等于转矩T。
设配合面上的摩擦系数为f①,配合尺寸同前,则M f=πdlpf·d/2因需保证Mf≥T.故得[7-9]① 实际上,周向摩擦系数系与轴向摩擦系数有差异,现为简化.取两者近似相等.均以f表示。
配合面间摩擦系数的大小与配合面的状态、材料及润滑情况等因素有关,应由实验测定。
表7-5给出了几种情况下摩擦系数值,以供计算时参考。
表: 摩擦系数f值压入法胀缩法联接零件材料无润滑时f有润滑时f联接零件材料结合方式,润滑 f钢—铸钢0.11 0.08钢—钢油压扩孔,压力油为矿物油0.125钢—结构钢0.10 0.07 油压扩孔,压力油为甘油,结合面排油干净0.18钢—优质结构钢0.11 0.08在电炉中加热包容件至300℃0.14钢—青铜0.15~0.20 0.03~0.06 在电炉中加热包容件至300℃以后,结合面脱脂0.2钢—铸铁 0.12~0.15 0.05~0.10 钢—铸铁 油压扩孔,压力油为矿物油0.1铸铁—铸钢 0.15~0..25 0.15~0.10 钢—铝镁合金 无润滑 0.10~0.153) 承受轴向力F 和转矩T 的联合作用 此时所需的径向压力为[7-10]2. 过盈联接的最小有效过盈量δmin根据材料力学有关厚壁圆筒的计算理论,在径向压力为 P 时的过盈量为Δ=pd(C 1/E 1+C 2/E 2) ×103,则由上式可知,过盈联接传递载荷所需的最小过盈量应为[7-11]式中:p ——配合W 问的任向活力,由式(7~8)~(7~10)计算;MPa ; d ——配合的公称直径,mm ;E 1、E 2——分别为被包容件与包容件材料的弹性模量,MPa ; C 1——被包容件的刚性系数C 2——包容件的刚性系数d1、d2——分别为被包容件的内径和包容件的外径,mm;μ1、μ2——分别为被包容件与包容件材料的泊松比。
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.。
Ansysworkbench参数化过盈配合模拟计算确定所需过盈量
在机构设计中,常常需要校核设计的过盈量能否满足设计需求,一些规则简单的构件能够通过手工计算校核,但一些复杂的零件会增加计算的难度和误差,这时候可以利用有限元软件进行计算确认。
1、打开软件,建立所需模型(可直接在CAD软件中建立导入)
2、双击Static Structural,右键Geometry---Import Geometry---Browse导入建好的模型
3、双击进入Gometry,检查模型,退出;再双击Model,进入载荷和边界条件设置
材料默认为structural steel,设置网格大小,点击生成网格
设置配合接触面为摩擦接触,摩擦系数设置为0.2(可根据实际材料设定摩擦系数)
4、右键Frictional-1,插入commands命令
右侧命令行输入keyopt,cid,9,6 (消除模型及网格划分造成的过盈量误差)
5、插入contact Tool,将插入命令前后的接触信息进行对比
插入前,过盈值误差3.4634e-5
插入命令后,过盈值7.2172e-15,几乎可以忽略为0
6、增加所需的过盈量值,左键点击Frictional----offset---设置为0.02,并勾选上前面的框,出现一个P,进行参数化
7、设置边界条件及载荷,端面A设置传递扭矩Moment为50N.m,端面B设置fixed,下图所示:
将Moment勾选,进行参数化
8、右键solution,分别插入:
---Equivalent Stress---勾选Maximum
---contact Tool---sliding Distance---勾选Maximum
---Moment Reaction---勾选Z Axis
退出,进入操作平台
9、双击parameter Set
左侧出现下图,分为输入和输出参数
右侧出现下图列表栏
根据设计需求,可分别增加参数,本例增加扭矩200N.m及过盈量0.025,进行计算,得下图结果
判断依据:
D栏等效应力能否满足材料强度要求;
E栏两配合面相对滑动值是否过大,导致传递误差过大:
F栏输出端扭矩值是否和输入端一致或者接近:。