第２８卷第４期 太原科技大学学报 Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．４ ２００７年８月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＡＩＹＵＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ａｕｇ．２００７ 文章编号：１６７３—２０５７ｆ２００７）０４—０３０７—０４
基于ＡＮＳＹＳ的传动滚筒的有限元分析
李 峰，崔志远，韩 刚 （太原科技大学，太原０３００２４）
摘要：利用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件，建立了带式输送机传动滚筒有限元模型，对传动滚筒的应力分布 规律进行了计算和分析，为进一步研究滚筒的应力状况，实现滚筒的自动化设计提供了理论依据。 关键词：带式输送机；传动滚筒；有限元；ＡＮＳＹＳ 中图分类号：ＴＨ２２２ 文献标识码：Ａ 传动滚筒是带式输送机重要传动部件之一。 目前，对于小型滚筒主要采用近似公式进行设计计 算，对于重型滚筒，主要凭经验公式设计、增大安全 系数，这就使得设计计算具有较大的盲目性，滚筒 质量较大，但可靠性并没有明显提高，更无法直接 在滚筒的危险点及其应力状态。随着带式输送机 朝着长距离、大运量、高带速的方向发展，对滚筒的 设计也提出越来越高的要求。本文利用ＡＮＳＹＳ软 件建立模型，进行网格划分，对大型带式输送机的 传动滚筒进行有限元分析，找出应力分布规律。为 进一步分析滚筒的应力状况，改进设计方法提供了 有效的帮助。 １建立有限元模型 传动滚筒由筒壳、辐板和轮毂、滚筒轴、胀套等 结构组成，铸焊滚筒轴与轮毂之间采用胀套连接， 这种结构型式的滚筒可承受较大的载荷，且便于安 装和拆卸。在有限元分析软件ＡＮＳＹＳ环境中可以 直接创建有限元模型，也可以在ＣＡＤ系统中创建好 模型再导入到ＡＮＳＹＳ环境中。为了便于编写有限 元分析程序，本文在ＡＮＳＹＳ环境中按照自底向上的 建模方式，按从点到线，从线到面，从面到体的顺序 建模。创建传动滚筒模型时，为提高计算效率和精 度，采取以下简化措施：不考虑胀套连接的接触问 题，滚筒刚性压装在轴上；将一些小的特征如导角、 圆角、键槽等进行了简化；相邻直径尺寸差异不大 的轴统一为一个尺寸；在不计算焊缝应力时，将焊 缝联接的零部件视为连续的整体；轴承座对滚筒轴 的约束简化成简支梁形式；将胀套视为一个实心结 构，不考虑内外环之间互相挤压产生的应力，只考 虑胀套
・设计与研究・ 组合机床与自动化加工技术
文章编号：１００１—２２６５（２０１０）０９—００２０—０３
基于ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的高速
电主轴动力学特性分析水
巫少龙 ，张元祥
（１．衢州职业技术学院，浙江衢州 ３２４０００；２．浙江工业大学，杭州 ３１４０００）
摘要：论文阐述了影响高速电主轴抗振能力的固有特性、动力响应和动力稳定性动力学特性。以高 速、大功率的铣削加＿．１７－中心电主轴为研究对象，采用ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ有限元软件对电主轴进行模 态分析，研究电主轴的振型、固有频率和临界转速，获得电主轴各阶频率和振型，指出主轴远离抗振
性的频率要求以及前支承的刚度和阻尼对主轴系统的振动的影响。通过模态分析为进一步的动力 学分析提供必要的依据。
关键词：电主轴；动力学分析；ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ 中图分类号：ＴＨ１６；ＴＧ６５ 文献标识码：Ａ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｓｐｉｎｄｌｅ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ＷＵ Ｓｈａｏ．１ｏｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕａｎ．ｘｉａｎｇ。
（１．Ｑｕｚｈｏｕ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｑｕｚｈｏｕ，Ｑｕｚｈｏｕ Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３２４０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐ ａｐ ｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｉｍｐ ａｃｔ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｓｐ ｅｅｄ ｓｐ ｉｎｄｌｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅ－
ｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｈｅｒｅｎｔ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃｓ．ｗｉｔｈ ｈｉ －ｓｐｅｅｄ ｈｉｇｈ・ｐｏｗｅｒ ｍｉｌｌｉｎｇ ｓｐｉｎｄｌｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｃｅｎｔｅｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ，ｕｓｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ ｓｐｉｎｄｌｅ ｍｏｄａｌ ａ・
2012年7月农机化研究
第7期
基于ANSYS甘蔗装载机的有限元分析
郑广平1，李尚平2，娄玉印1，范志达1
(1．广西大学机械工程学院。南宁530004；2．钦州学院，广西钦州535000)
摘要：基于链传动具有平均传动比准确、传动效率高、结构紧凑和承载能力高的优点，设计了以链传动为主要
传动方式的装载机。采用APDL参数化设计语言建立了装载机各主要零件模型。通过有限元分析，结果表明：以
链传动为主要传动方式的装载机能够满足工作要求并且各主要零件能够满足强度和剐度要求。
关键词：甘蔗装载机；APDL；有限元；链传动
中图分类号：TP391．41文献标识码：A文章编号：1003—1∞X12012)07-0065-05
0引言
目前，我国甘蔗收割机械化已迫在眉睫，由于制
糖工艺的限制，整杆式的收获方式仍然是目前的主
流，为更进一步地减少劳动量，将现有的拉打捆技术
运用到甘蔗收割机中也是很有必要的。为此，本文设
计了一种针对这种成捆甘蔗装车的装载机，丽目前这
种小型装载机的研究大部分都是通过经验结论而不
是通过科学的计算进行的，如是通过类比或经验得出
各个零件的尺寸，采用这种传统的方法具有一定的盲
目性和局限性。因此，需要引进更为先进合理的设计
方法．使设计出的新型装载机更加科学和合理，为以
后装载机的生产和制造提供更加有效的参考。而有
限元方法就是针对上述缺陷而提出的先进有效的设
计方法。当前装载机的研究主要利用有限元理论结
合ANSYS软件，对装载机的各部分零件进行结构分析
验证其刚度和强度。此方法对提高装载机的寿命、加
工精度和降低成本具有重要的意义¨J。
1工作原理
本装载机由牵引蓄电池、电动机、机架、传动装置
和吊钩等组成+整体结构如图l所示。以蓄电池电动
机为动力代替了传统意义上的柴油机；以链传动作为
主要的传动方式。由牵引蓄电池作为电源，电动机通
过减速器带动整机传动系统的主动链轮，使整个链传
动装置运动起来；通过链条的循环运动，两对
收稿日期：201l-11一ll
基于ANSYS的减速箱中轴有限元静力分析
本文在ANSYS软件中建立了减速箱中输出轴模型，在约束条件下对模型进行加载，同时对模型进行有限元静力分析，即位移分析和应力分析。证明齿轮减速箱可能发生的故障原因与输出轴的刚度、强度无关，还要考虑其动载情况。
标签：有限元；减速箱；静力分析
一、静力分析概述
静力分析是计算由于稳态外载引起的系统的应变、应力或位移[1]，也就是所谓的结构响应。结构静力分析还可以计算近似等价为静力作用的随时间变化的载荷和固定不变的惯性载荷对结构的影响。
在分析过程中，通常令载荷和响应固定不变。施加的载荷一般包括：外部载荷、惯性载荷、位移载荷和温度载荷[2]。
二、输出轴的有限元模型
本文的减速器的输出轴材料为45号钢，输出轴总长为100mm，最大直径16mm，最小直径8mm。弹性模量是206000MPa，泊松比0.3[3]。本文采用实体建模法来建立有限元模型。
建模过程为[4]：
利用截面尺寸生成若干个矩形区域，通过布尔运算合并矩形区域，从而形成一个完整的面；采用图形用户界面人工控制，对面进行映射网格划分；通过旋转二维面网格从而得到轴的三维映射网格有限元模型。
在有限元模型的建立过程中，为了使模型的建立清晰、准确、明了，减少运算量。一般情况下，我们忽略轴上键槽及退刀槽，从而减少不重要同时麻烦的细节处理，可以减少工作量，对输出轴有限元模型的建立具有实际应用的作用。
三、边界约束条件及加载
施加约束的原则是，既要保证消除结构的刚体位移，又不影响输出轴的自由变形，在此条件下施加适当的约束。在对输出轴进行边界条件约束时，根据轴承座的固定方式和实际工作情况，对输出轴左端轴承处绕 Y、Z 轴的转动固定和X、Y、Z 轴方向的位移固定。另外，因为该输出轴为低速轴，在右端的轴承处固定其绕 X 轴方向的转动。
在减速箱工作过程中，输出轴主要承受径向力，包括输出轴上齿轮所传递的径向力和负载所产生的径向力。设输出功率为200W，转数为1300转，计算得
