典型框架式结构的受力分析.pdf

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1、Vol.49No.2工程与试验ENGINEERING&TESTJune2009典型框架式结构的受力分析王宁军,庄树明,谷春华,刘彦波(长春试验机研究所有限公司,吉林长春130012)摘要:通过对长春试验机研究所有限公司生产的门型校直机进行受力分析,简要说明了框架式结构受力分析的一般步骤和方法,并涉及到直线导轨及螺钉的校核。关键词:框架式;校直机;受力分析;强度;刚度中图分类号:TH871文献标识码:Bdoi:10.3969/j.issn.1674-3407.2009.02.020TheForceAnalysiso

2、fTypicalFrameStructureWangNingjun,ZhuangShuming,GuChunhua,LiuYanbo(ChangchunResearchInstituteforTestingMachinesCo.,Ltd,Changchun130012,Jilin,China)Abstract:Throughthemechanicalanalysisofagate-typeautomaticstraighteningmachinemadebyChangchunResearchInstitutefo

3、rTestingMachinesCo.,Ltd,thegeneralmethodofforceanaly-sisforframestructureispresentedandthecalibrationoflinearguideandblotisalsodiscussed.Keywords:framestructure;straighteningmachines;forceanalysis;strength;stiffness1引言在工业生产中,框架式结构因其机构紧凑,受力稳定,而被广泛应用到设计中,因此对此种结

4、构的受力分析便十分必要,本文以长春试验机研究所有限公司生产的400kN门型自动轴类校直机为例,对框架式结构进行受力分析。2受力分析长春试验机研究所有限公司生产的门型自动轴类校直机主机主要由上横梁,立柱和底座三部分组成,之间通过螺栓连接,组成一个典型的框架式结构。加载系统包括液压动力源及加载缸,通过直线图1主机结构简图导轨加载到工件上,整个系统采用计算机控制从而实现对工件的自动校直(如图1所示)。2.1主机上横梁受力分析安全而且便于计算,所以力学模型可以由图2简化取门型机两侧立柱中心为支点,力学模型可简为图3,按图

5、3计算的结果如果可以满足要求,实际化为简支梁,由于变均布载荷为集中力P计算偏于情况也可以满足要求。[收稿日期]2009-03-23[作者简介]王宁军(1980-),男,本科学士,主要从事机械设计与研究。·67·工程与试验June20092.2螺栓受力分析2.2.1螺栓的受力分析当压头P的作用线与螺栓轴线平行,并通过螺栓组对称中心,计算时认为各螺栓平均受载,则每个P∑螺栓所受的轴向工作载荷为P=ZCb单个螺栓的轴向总载荷Q=Qp+P=Cb+Cm′CbQp+P+PCb+CmCb′′查表=0.2,Qp=(0.6～1)P

6、,取Qp=Cb+Cm0.8P,有Q=0.8P+P+0.2P=2P(其中P∑为轴向总拉力;Z为螺栓数量;Qp为′Cb预紧力;Qp为残余预紧力;为螺栓的相对刚Cb+Cm度)当压头运动到距中心线h处时,由平衡方程得1h1hRa=+P,Rb=-P,则每个螺栓所受2L2L当压头运动到距中心线h处时,由平衡方程得1h两立柱支反力分别为:Q22+LP的轴向工作载荷为Pmax==1h1hZZRa=+PRb=-P,2L2L2.2.2螺栓的强度分析则最大点的弯矩#螺栓材料选35钢,性能等级8.8,查表材料屈1hL服强度σ=350MP

7、M2=+-hP

8、+A3+A4+A5=2A1+A3+2A4n∑AiYii=1Y=n∑Aii=12.3.2惯性矩3bhI′Z1=I′Z2=图4受力分析及弯矩图12·68·No2.2009王宁军,等:典型框架式结构的受力分析2Pl最大端截面转角Фa=-Фb=-=-2.8616EI-4×10<[Ф]22l-a当压头在距中心和h处时,在h=时有33Pa(l2-a2)2fmax=-93EIl3Pl最