基于solidworks平衡车轮架仿真研究和优化

《基于solidworks平衡车轮架仿真研究和优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于Solidworks平衡车轮架仿真研究和优化　　摘要：为实现平衡车架的优化目标，减轻平衡车轮架的质量，采用solidworks软件对平衡车轮架进行了三维建模和有限元分析。以强度为约束条件，分别以壁厚、加强筋宽度和连接孔外径为设计变量，对其进行结构优化，结果表明，在满足刚度、强度和安全性的前提下，优化后的平衡车轮架质量与没有优化前相比减轻了10.3%，实现优化目标，对平衡车轮架的结构优化和改进具有一定的借鉴意义。Abstract：Inordertoachievetheoptimizationgoalofbalancewheelfra

2、me，reducethemassofbalancewheelframe，threedimensionalmodelingandfiniteelementanalysisofthebalancewheelframeareestablishedinthispaperbasedonSolidworkssoftware.Strengthasconstraintconditions，someparameterschosenasthedesignvariables，includingwallthickness，widthofstiffeneran

3、dtheconnectionholediameter，thebalancewheelframeisoptimized，theresultindicatethemassofbalanceframeoptimizedis10.3%lighterthanthatoforiginbalanceframewhenthestiffness，strengthand7securityaremetedandtheoptimizationgoalofbalanceframeisachieved.Theresulthascertainreferencesi

4、gnificanceforthebalancewheelframestructureoptimizationandimprovement.关键词：平衡车轮架；Solidworks；仿真；优化Keywords：balancewheelframe；Solidworks；simulation；optimization中图分类号：U463.34文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）19-0041-020引言7在各类大型起重设备及各类轨道运行机构中，当每个支承点需安装多车轮组时，通常用平衡车轮组均衡各车轮组的载荷，形成平衡车轮组

5、。平衡车轮组与各支点之间采用绞接轴连接，使各车轮所承受载荷均衡。在平衡车轮组中，平衡车轮架是非常重要的关键部件之一，它受到车轮及安装质量等因素的影响，使用过程中会承受很大的载荷。结构合理的平衡车轮架应该具备重量轻、刚性好、便于装配与制造等特点。但基于传统力学方法设计的平衡车轮架模型，往往简化过度或采用经验设计的方法进行设计，为保证其刚度、强度和安全性，容易出现其结构笨重，应力分布不合理等现象。本文将采用业内通用软件Solidworks对平衡车轮架进行三维建模和有限元分析，并对其进行优化，以期获得满足使用要求的前提下，获得质量轻、同时满

6、足强度要求的平衡车轮架参数[1-5]。1模型和初始条件Solidworks是一套基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统，有超过4000所大学采用Solidworks进行科研与教学工作。Solidworks对每个使用者来说，易学易用。它包括零件设计、二维工程图的自动生成和虚拟装配功能，此外Solidworks开发商和世界许多著名软件公司都有合作伙伴关系，使之成为一个完全开放的系统，为后续虚拟加工、有限元分析、运动学和动力学分析以及产品数据管理等提供必要的信息[1-4]。用Solidworks建立的某平衡车轮架结构

7、如图1所示，该平衡车轮架两端与45°圆型轴承箱车轮组相连，中间圆孔与平衡车轮组上部的法兰盘和连接轴相连接。平衡车轮架采用ZG270-500材料铸造而成，其屈服强度σs？叟270MPa，抗拉强度σb？叟500MPa[6]，质量为655kg。2有限元模型为保证有限元的分析精度，对模型的螺栓孔、螺纹孔等细小结构进行了简化。对应力较大部位进行局部的网格控制用以细化网格，离散单元选择二阶实体单元，并且选择基于曲率的网格功能，有效的提高7了分析精度并控制了有限元模型的规模。所形成的平衡车轮架有限元模型如图2所示，共有159739个网格和25515

8、2个节点。车轮架承受的主要载荷主要有垂直载荷和水平侧向载荷，垂直载荷取与其相配套的车轮组车轮的最大许用线接触应力。该平衡车轮架所用车轮最大许用线接触应力[6]：与材料有关的许用线接触应力常数K1=7.8N/mm（材料为Z