基于ANSYS的减速器轴有限元强度分析.pdf

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1、研究与分析·机械研究与应用·基于ANSYS的减速器轴有限元强度分析张鹏，张红兵，吴丹(兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州730070)摘要：针对减速器低速轴出现的强度问题，采用传统计算和计算机仿真技术相结合的方法对轴进行强度对比分析。运用三维软件SolidWorks建立轴的实体模型，并将模型导入ANSYS中进行有限元分析。结果表明：传统计算和有限元分析得出的结果基本一致，满足轴的强度要求；通过对比分析可知，采用有限元分析技术不仅可以减轻工作量而且可以提高分析精度。关键词：减速器；轴；有限元分析；强度中图分类号：TH122文献标识码：

2、A文章编号：1007—4414(2011)06—0025—02FiIliteelementstrengthanalysisforreduceraxlebasedonANSYSZhangpeng，ZhangHong—bing，WuDan(SchooZofmechatronicengineering，LanzhouJiaotonguniversity，LanzhouGansu730070，China)Abstract：Inthispaper，mmingatthelow-speedshaftofreducerstrengthproblem

3、s，andthecomparativeanalysisofstrengthforshaftismadebycombiningthetraditionalcomputingandcomputersimulationmethod．TheaxismodelisestablishedusingSolidWorkssoftware，thenthemodelisimposedtoANSYSfiniteelementtoanalyze．Theresultsshowthattraditionalcompu—ringandfiniteelementa

4、nalysisresultsarebasicallythesame，andcanmeettherequirementsofthestrengthofshoR．Bytom-paringtheanalysis，ItshowsthatfiniteelementanalysistechniquesCallnotonlyreducetheworkloadbutalsoimprovetheae·curacyofanalysis．Keywords：reducer；axle；finiteelementanalysis；strength1轴的强度验算

5、Fr2=Ft2tanct／cosfl减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹=5847xtan20。／cos8。634=215o(N、配转速和传递转矩的作用，能够降低原动机转速或增轴向力：大扭矩，是一种被广泛应用于工矿企业及运输、建筑F以=Ft2tan3=5847xtan8。634”=833(N)等部门的机械部件。传统的减速器设计主要是凭借、、F的方向如图1所示。轴承的支反力经验或直观判断来确定方案，并在满足所提出要求的和c处水平面、垂直面上的弯矩及合成弯矩。前提下，首先根据齿轮的接触强度或弯曲强度进行设水平面上支反力：FRA=FR

6、=2923．5(N)计，然后对该方案进行强度校核，同时进行适当修改垂直面上支反力：以确定结构尺寸。减速器轴是其主要零部件，主要功FRA=139(N)，FRB=2011(N)用是支承机器中的旋转零件(如齿轮、带轮等)，并传c处水平面上的弯矩：Mc=207．6(N·in)递运动和动力。所以减速器轴的强度分析是非常重c处垂直面上的弯矩：Mc，=9．87(N·in)要的，以下我们就轴的传统强度分析与有限元强度分Mc2=142．8(N·in)析作一下对比，最终得出有限元强度分析是非常有效合成弯矩：Mc1=√／1H1+=207．8(N·m)的一

7、种方法。Mc2=√十M=252(N·m)已知电动机的相关参数：功率P=25kW，转速当量弯矩图如图l所示。因单向回转，视转矩为／／,=970r／min，先作出轴的受力计算简图，去集中载脉动循环，=【一1】b／【oro】b，已知orB=650MPa，参考荷作用于齿轮及轴承的中点。文献[1]查表可知【一】b=59MPa，【0】b=98MPa，则1．1作用力的大小和方向=59／98=0．602。圆周力：剖面c处的当量弯矩：Ft2=d：933．2÷：55847(N)84(N)Mc1=√峨1+()=207．8(N·in)径向力：Mc2=√^+

8、()=615．7(N·in)收稿日期：2011一o9—2O作者简介：张鹏(1982一)，男，河南驻马店人，硕士，研究方向：车辆零部件设计理论及应用。·25·研夯与分析·机械研究与应用·30MPa，如图4所示，最大应力发生在轴的剖面D处