气压阀模态分析及优化

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1、气压阀模态分析及优化1设计要求：(1)输入转速1500rpmo(2)额定输出压力5Mpa,最大压力lOMpac2分析零件该气压泵装置中，推杆活塞、凸轮轴和箱体三个零件是主要的受力零件，因此对这三个零件进行结构分析。3分析目的(1)验证零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。(2)分析凸轮轴零件和推杆活塞零件的模态，衣工作过程中避开共振频率。(3)计算凸轮轴零件的工作寿命。4分析结果1.0推杆活塞零件材料：普通碳钢。在模型上直接测量得活塞推杆的受力而积S为:162mm2,由尸=卩$计算得该零件端面的丿JF为:1620N。所得结果包括：1静力计算：(1)应力。如图1・1所示，由应力云图可知，

2、最大应力为21Mpa,静强度设计符合要求。(2)位移。如图1・2所示，零件变形导致的最大静位移为2.2e-6m0(3)应变。如图1・3所示，应变云图与应力云图的对应的，二者之间存在一转换关系。19461542.017746056.016030571.014315085.012599599.010884114.03168628.07453142.04022170.52306684.8591199.1vonMises(N/m'2)21177028.0屈炭力:220594000.0USES(m)2.237e0062.050q0061.864e0061.677e0061.431e0061.30

3、5e0061.118e0069.319e0077.455e0075.592e007f・728e0071.864e0071.OOOe0336.700e-005L6.221S-005.5.741e-005•5.262e-005.4.782e-005.4.303e-005■3.823e-005-3.344e-005L2.864e-005?2.385e-005沁.305e-005L1.426e-005L9.460e-006图1・1应力云图图1・2位移云图图1・3应变云图图1・4模态分析2模态分析：图1-4的“列举模式"对话框中列出了“推杆活塞”零件在工作载荷下，其前三阶的模态的频率远远大于输入

4、转速的频率，因此在丿［动及工作过程中，该零件不会发生共振情况。模态验证符合设计要求。2o凸轮轴零件材料：45钢，屈服强度355MPao根据活塞推杆的受力情况，换算至该零件上的扭矩约为10.5N・m。1静力分析：如图1・5所示为“凸轮轴”零件的应力云图，零件上的最大应力为2I2Mpa,平均应力约为120MPa,零件的安全系数约为1.7,符合设计要求。vonMises(N/mm'2(MPa))1.951107e+0021.773778e+002•1.596448e+002.1.419118e+002.1.241788^+0021.064453e+0028.871290e+001・7.097

5、993e+001.5.324695e+001L3.551398e+0011.778100e+0014.802881e-0022.128437e+002图1・5应力云图图1・6模态分析2模态分析图1・6的“列举模式”对话框中列出了“推杆活塞”零件在工作载荷下的模态参数,“模式1”的结杲为其自由度内的模态，不作为校核参考。第二阶模态的频率远远大于输入转速的频率,因此在启动及工作过程中，该零件不会发生共振情况。模态验证符合设计耍求。3•箱体零件按书中尺寸建立模型，零件体积254cm?o材料选用灰铸铁，极限应力151.6MPao对该零件进行静力分析，结杲如图1・7所示。模型的最大vonMise

6、s为16.1MPa,零件的安全系数约为9.4图1-7箱体应力云图5零件改进箱体零件的安全系数很大，这里通过减小零件的厚度來减小零件的重量。模型中有很大部分的应力很小，同吋考虑零件的结构，如钻螺纹孔，可以去掉部分材料，改进后零件的体积为188cm3o对改进丿舌的模型运行静力分析，结果如图1-8所示：最大vonMises为26.1MPa,女全系数约5.8o图1-8改进模型应力公图6成本节约模型原来的体积为254ciw,改进后的模型的体积为188cm3,体积减少了66cm3,每件减少的重量为475g,如果生产10000件,那