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1、图6 回程时飞轮速度、摩擦力与行程的关系击能量效果不明显(图5).本例压紧力取13.6kN相对滑动最小,为最佳压紧力.图7 飞轮子系统的能量与行程的关系(3)如图6所示,当回程到标准行程的2ö5时,圆参 考 文 献盘对飞轮不再起主动作用,此时即可将圆盘脱开,利1杨文成.双盘摩擦压力机动力学数学模型.武汉工学院科用飞轮子系统的剩余能量回程,然后通过制动器的作学研究报告,1980用使飞轮子系统停止在所需位置.2 南京大学.常微分方程数值解法.北京:科学出版社,(4)图7表示在不同压紧力下的滑块行程与打击1979能量的关系,它对压力机
2、的设计和使用具有指导意3 苏鸿根等.怎样开发AutoCADR12.北京:清华大学出版义:操作时可根据EW和所需打击能量确定圆盘的脱社,1995开位置;回程圆盘脱开时的能量EB是制动器设计的依据.(1996年2月15日收到第1稿,1996年5月2日收到修改稿)旋压机旋轮座有限元分析姚玉玺(东北大学机械工程学院,沈阳 110006)文成秀(中科院现代制造CADöCAM技术开放实验室)摘要 本文对大型旋压机的主要受力部件——旋轮座QX63220大型旋压机铸造旋轮座有限元分析和测进行了有限元分析.网格中有1754个8节点等参元,试在国内
3、尚属首次.以三维等应力线彩色圆像型式显3264个节点.分析了2种工况、4种加工直径下的应力和示有限元计算结果,便于使用.变形,编制了外载荷转化成节点力的程序.以彩色图像1 旋轮座有限元力学模型型式显示应力和变形,计算结果与测试误差小于10%.关键词 有限元分析,三维等应力线1.1 单元剖分网格剖分是复杂结构有限元计算的难点.虽然图形工作站中有某些网格自动生成功能,由于实际结构第19卷(1997年)第1期17©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved
4、.的复杂性,且要求网格剖分与受力点和测试点相协调,因而采用手工剖分和网格自动生成相结合的方法.首先将机械图简化成轴侧图(图1),根据结构特点,采用8节点等参元.由轴侧图中可以看出,肋板交错、结构复杂.前部有竖直肋板4个,后部有互相成120°的肋板6个.将旋轮座沿z方向分成6部分.由于1,2,3,4,5各部分结构形式,肋板方向一致,第6部分的结构、肋板方向与前5部分不同.选取第5和第6部分的交界面为单元剖分的基准面.基准面的正确选取是单元剖分的关键.图3 单元剖分图图4 约束示意图零.旋轮座通过导轨与床身紧密相联,由于导轨刚性较大
5、,在导轨与座体接触处采用边界弹簧元.边界弹簧图1 轴侧图元如图4,沿机床纵向所有各层1～10节点为弹簧元的根据8节点单元剖分原则,基准面分成394个节点.起点.基准面的网格剖分如图2所示.将基准面上的节点沿z1.3 节点力的计算方向向各层映射,依次得到第4,3,2,1层节点,第6层外载荷如图5所示.节点除了进行节点映射外,还要进行适当的处理.结构单元剖分如图3所示.1.2约束条件旋轮座工作时做匀速进给运动,加速度为零,即无惯性力.约束为限制主轴方向的刚体运动.约束如图4,沿机床纵向所有各层阴影部分节点的自由度为图5 外载荷示意图
6、 第1种工况:F1=392kN,F2=19.6kN,F3=130.663kN,F4=196kN.第2种工况:F1=588kN,F2=29.7kN,F3=196kN,F4=297kN.加工直径分别为6cm,10cm,23.4cm和30cm.将外载荷转化为节点力是有限元分析的又一难点.由于载荷工况多,难以用常规计算方法实现.首先将F1,F2,F3,F4转化为作用在导轨上的分布力,再由表面分布力转化为节点的集中力.我们编写了FOR2TRAN程序,将2种工况4种加工直径下的外载荷转化图2 基准面剖分图为节点力,经程序自动校对,求得每一
7、种工况的85个节点的节点力.18力学与实践©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.2有限元计算结果该课题是在中科院现代制造CADöCAM技术开放实验室中,使用BRAVO工作站完成的.有限元计算结果以数据形式输出,并以等应力线的形式显示.可以显示所需截面的应力和位移,本文选取了部分结果,如图6所示.从图6(a)中可以看出,旋轮座开口处存(d)特定截面主应力分布(a)主应力分布轴侧图(e)变形侧视图(b)主应力分布侧视图(f)变形俯视图图6 主应力
8、分布与变形图在应力集中,其余部分应力分布趋于均匀,其中最大主应力小于—3000MPa,顶部变形最大,为0.0148cm.3应力实测值与计算结果比较根据结构和受力特点,选取了20个测试点,将部分结果列于表1.(c)主应力分布俯视图第19卷(1997年)第1期19©
