基于ansys的轮胎硫化机受力部件有限元分析及优化设计研究

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1、摘要轮胎定型硫化机是轮胎制造的关键设备。机架是硫化机中的重要工作机构，其结构设计合理与否直接影响硫化机的性能和可靠性。而上横梁和底座又是该工作机构中最为关键受力部件。它们的变形对轮胎质量具有重要影响。上横梁和底座结构和受力状况都比较复杂，在实际轮胎硫化工作中受到的压力较大。分析其应力与应变得分布情况对该部件的设计，对提高其可靠性及使用寿命具有很强的实际意义。本文应山东省某硫化机生产厂家的要求，对机架受力部件——上横梁和底座进行了有限元分析。本文首先采用有限元方法利用ANSYS软件建立170”平移开放式工程轮胎定型硫化机上横梁和底座实体模型；接着，对这些受力部件进行了有

2、限元分析。通过分析，可以观察出上横梁和底座在静态时应力和变形的大小以及分布情况，确定了部件易于破坏的危险区域分布，并验证其安全性。以往的硫化机上横梁和底座的应力分析都没有考虑温度的影响，作者根据目前硫化机的生产实际，深入调查研究，在掌握大量生产应用实际的资料基础上，借助于有限元分析软件ANSYS，对上横梁和底座进行了热力耦合分析，并与力学分析做出比较。通过分析比较，可以观察出应力分布情况基本一致，但是大小却有变化，这说明在轮胎硫化过程中，由于温度产生的热应力是不可忽略的，传统的力学分析存在欠缺。其结果可以指导设计人员在设计上横梁和底座时尽量与实际工况相符合。最后论文还

3、在上一部分的基础上，对底座进行了优化设计。利用ANSYS的优化模块对底座的结构尺寸进行了优化，在保证结构强度的同时，减轻了底座的重量，节省了材料。本论文的完成，为轮胎硫化机的CAE的发展，提供了一套切实可行的方案。在CAE方面，展现了在ANSYS软件的基础上，对轮胎硫化机的上横梁和底座进行了结构、热力耦合分析的过程，并对底座的几何结构进行了优化。对于轮胎硫化机这一机械和热相结合的领域，CAE的发展是硫化机改进和发展的根本动力。此外，本文在模型建立、单元划分、载荷和边界约束条件处理等方面还比山东大学硕}：学位论文较粗糙，尚有进一步细化和深化之需要，这些工作正是本文今后的

4、研究方向。关键词：定型硫化机；上横梁；底座；有限元分析；热力耦合；优化IlAbstractThetiremoldingcuringpressesarekeyequipmentoftiremanufacturers．Theframeworkisaprimarymechanisminthetiremoldingcuringpress，witchstructuraldesignisreasonableornotdirectlyaffectsthecuringperformanceandreliability．Thebeamandbasearethemostimportant

5、sufferingforcepartofit；witchdeformationhasanimportantinfluenceonthequalityofthetire．Thestructureandforceofthebeamandthebaseiscomplexandsufferalargerpressureattheactualtirecuringvulcanizationjob．Theanalysisoftheirstressandstraindistributionishighlypracticalsignificanceforthedesignoftheco

6、mponentsandtoimproveitsreliabilityandservicelife．Thecurrentpaperanalyzedthekeypartssuchasbeamsandbasesintheframeworkusingfiniteelementmethod(FEM)accordingtOtherequirementsofcertainmoldingcuringpressfactoryofShanDongprovince．ItadoptsthefiniteelementmethodANSYSsoftwaretoestablishthemajorc

7、omponentupperbeamsandbasespartof170”openpanworksstereotypestyremoldingcuringpressmodel，andtocarryonastressandstrainanalysis．Throughoutanalysis，thestressanddisplacementdistributionswereobtainedandthesecurityWasverified．Thestressanalysisofthebeamsandthebaseinthepastwasnottakenint