基于solidworks的车床主轴受力分析_方俊芳

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1、2014年2月廊坊师范学院学报(自然科学版)Feb．2014第14卷第1期JournalofLangfangTeachersUniversity(NaturalScienceEdition)Vol．14No．1基于solidworks的车床主轴受力分析12方俊芳，张岩(1．安徽水利水电职业技术学院，安徽合肥231603;2．安徽合力股份有限公司，安徽合肥230000)【摘要】车床主轴的强度、刚度、稳定性对车床加工质量起决定性的作用。利用solidworkssimulation软件分析车床主轴，确定应力集中区，从

2、而为维护改造旧车床设备提供理论依据。【关键词】车床主轴;solidworkssimulation;维护改造;有限元方法TheStressAnalysisofLatheSpindleBasedonSolidworksFANGJun-fang，ZHANGYan【Abstract】Thelathespindle＇sstress，rigidity，andstabilityresolvethequalityoftheparts．Usethesoftwareofsolidworkssimulationtoanalyzela

3、thespindle，ensuretheregionofstressconcentration．Soitcanprovidetheoreticalbasisforthetrans-formationormaintenanceoftheoldlatheequipment．【Keywords】lathespindle;solidworkssimulation;transformationormaintenance;thefiniteelementmethod〔中图分类号〕TB115〔文献标识码〕A〔文章编号〕167

4、4－3229(2014)01－0043－030引言1主轴受力分析传统的零部件设计是根据强度理论验算一根轴图1是C6140机床主轴简化受力图，根据机床［1］上最薄弱环节需要的最小尺寸，其余尺寸根据装配传动原理知道7．5Kw主电机的运动通过低速运要求设计。现代设计可以借助计算机技术，利用有动路线由斜齿轮传递到主轴，根据公式限元分析软件，直接将零件材料、所受载荷、约束条9550×p×ηT=n件等相关信息赋予零件模型，利用软件模拟、运算功式中:T———扭矩，单位N·m;能得出相关的应力、应变、位移等云图，从而判断设p—

5、——电机功率，单位Kw;计结果的可靠性。这种方法即有限元分析方法，比η———传动效率;起传统的设计方法，有限元分析更加高效、精确、n———主轴转速，单位r/min。节约。由于主轴的输入功率基本恒定，皮带传动效率合力股份有限公司有一批上世纪80年代沈阳取0．95，每级齿轮传动效率取0．98，到达主轴总的机床厂生产的C6140型车床需要维护改造，对部分传动效率η=0．95×0．985=0．85，因此，主轴的扭机床主轴部件重新设计生产，为满足使用要求，对原矩大小与主轴转速成反比。C6140车床主轴转速范有主轴进行有限

6、元分析，获得较精确数据，为改造生围为40～1400转，取n=40r/min，可算得主轴所受产提供可靠依据。最大扭矩为1611N·m。［收稿日期］2013－12－06［基金项目］安徽省教育厅重点研究项目(2012jxxm733);安徽水利水电职业技术学院校级教科研项目(2014xjky09)［作者简介］方俊芳(1974－)，女，硕士，安徽水利水电职业技术学院讲师，研究方向:机械电子工程。·43·2014年2月廊坊师范学院学报(自然科学版)第14卷·第1期处理时间，提高软件分析效率，对模型结构作以下简2主轴的约束与

7、载荷条件［3］化处理:车床主轴箱内传动轴转速较高，从图1可知主轴(1)阶梯轴过渡处简化处理，忽略倒角、螺纹退有三个支承点，前后支承为主支承，中间支承为辅助刀槽尺寸;支承。根据文献［2］，可以将三支承结构转化为两支(2)轴上尺寸较小的工艺孔、注油孔、键槽等忽承，辅助支承处为受力点，受力简化模型如图2所示。略不计;(3)主轴作为弹性元件处理;(4)主轴上较窄零件，如齿轮、锁紧螺母、中间隔套处对轴的作用力简化成集中力。画出主轴三维模型，将solidworkssimulation进行主轴受力分析。3．2材料属性车床主轴

8、选用45号钢调质处理，弹性模量3205GPa，泊松比0．29，质量密度7．85kg/m，张力强图2中1，2处为前后支承，3处为辅助支承点，度625MPa，屈服强度530MPa。Fr，Ft分别表示主轴上斜齿轮所受轴向分力和切向3．3划分网格分力，T1为Ft对主轴产生的扭矩，T2表示主轴右端对车床主轴采用中等网格划分，六面体结点划面受到的切削抗力(车床中主切削力消耗功率最分，节点总数172