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1、建材世界2014年第35卷第5期doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2014.05.016基于ANSYSWorkbench的投料机传动轴设计车兆华(蚌埠化工机械制造有限公司,蚌埠233010)摘要:投料机作为浮法玻璃生产线的重要设备,其规格越来越大,其重要性也更加显著。其传动系统的设计作为该设备的核心部件,也是举足轻重。该文通过ANSYSWorkbench的先进设计手段对传动轴进行建模、仿真、优化,可以更加合理地进行设计的选材、布置和优化,保证整个设计的科学性、经济性。关键词:传动轴;建模;仿真;优化DesignofTransmis
2、sionShaftofFeedingMachineontheBaseofANSYSWorkbenchCHEZhao-hua(BengbuChemicalMachineryManufacturingCo,Ltd,Bengbu233010,China)Abstract:Asanimportantequipmentoffloatglassproductionline,thespecificationofthefeedingmachineisgrow-ing,itsimportanceisalsomoreremarkable.Thetransmissionsys
3、temdesignasthecorecomponentoftheequipment,isalsoveryimportant.TransmissionshaftthroughtheadvanceddesignmeansoftheANSYSWorkbenchformodel-ing,simulationandoptimization,itcanachievemorereasonablematerialselection,arrangementandoptimizationofdesign,ensurethescientificnatureandeconomy
4、.Keywords:transmissionshaft;modeling;simulation;optimizationANSYSWorkbench为综合应用CAD和CAE软件提供了全新的平台,称为协同仿真环境,在此环境,可以对产品的设计、分析、优化、试验进行协同管理,实现各软硬件及数据资源的共享与交流,因其功能性的强大,而广泛地应用于航空航天、汽车设计与制造、电子产品等领域。该系统还提供了与大多数商用CAD软件的接口,从而实现复杂产品的快速、便捷的建模,使设计流程高度融合,对于实现产品的快速升级、结构优化提供了高效的手段。该文借助于ANSYSWorkb
5、ench广泛的CAE功能,对浮法玻璃生产线用大型投料机的传动轴进行有限元分析,从而达到优化设计,体现科学性的目的。1传动轴的工况及荷载分析计算根据多年来设计成形的最终产品,投料机传动轴的传动原理如图1所示,电动机3、减速机2,通过过桥齿轮箱1将电机的动力传送到传动轴,在传动轴的两端分别连接一个曲柄连杆机构,带动投料铲做直线往复运动,从而将所需要投入的原料投入到熔窑的熔化池中。传动轴作为整个传动系统中的重要零件,承担了传动过程中扭矩的传递,考虑到在机器的整个工作过程中,要求投送料的量是均匀一致的,且在工作过程中电机输出功率同样要求均匀稳定。因传动轴的线速度
6、较小,排除了因旋转产生的离心力的影响,传动轴的受力状态不随时间的变化而变化,因而可以考虑成静力状态。在静力状态下,传动轴受到了来自过桥齿轮直接作用的切向力,两端轴承座产生的支撑力和两端连杆机构产生的阻力。此例中所选的电动机型号为TYBZ-1100-160L-4,功率为11kW,转速为150~1500r/min;减速机型号收稿日期:2014-08-10.作者简介:车兆华(1965-),高级工程师.E-mail:czh3645@163.com62建材世界2014年第35卷第5期为YNS-395-80-I,传动比为i=80;过桥齿轮箱为一对齿轮啮合的非标产品,
7、其减速比为3.97,其传动系统的总减速比为317.6。投料机传动系统,见图1。根据该系统的相关数据,鉴于此系统中的传动轴主要是完成动力的传递,且自身质量、体积不大,基本可以不用考虑轴自身的质量带来弯矩的影响。分析此系统时,仅考虑轴的扭矩对轴的影响。考虑到电机通常使用输出的转速为1500r/min,可以计算出传动轴传递的扭矩为21800N·m。根据静力平衡原理,除两端轴承座对传动轴形成约束外,两端的曲柄连杆机构形成的阻力所产生的阻力矩应该为过桥齿轮传递力矩,即每个阻力矩为10900N·m。2有限元建模及网络划分ANSYSWorkbench系统通常有几种建模
8、方式,其一主要是由商业CAD软件如pro/E、Solidwork、Au-toCA
