基于CATIA的中型礦渣立式磨搖臂構件的有限元分析及優(yōu)化設計.pdf

1、本文以我國某機械設計制造有限責任公司自主研發(fā)的中型礦渣立式磨為研究對象，在掌握其制造工藝、生產流程、受力情況的前提下，校核其關鍵部件——搖臂構件的設計是否符合設備安全生產的要求。通過分析立式磨的工作原理，建立搖臂構件的力學模型，由力學分析得到所受載荷，應用CATIA軟件進行三維建模，并做靜態(tài)分析和動態(tài)分析。
　　通過有限元分析得出了搖臂構件的應力應變分布和十階振型，從結果顯示來看：最大應力點在下?lián)u臂中軸孔口處，最大值為60.8MP

2、a；最大變形量在下?lián)u臂與液壓拉桿的連接處，最大值為1.12mm。其值都在允許的范圍內，設備強度和剛度足夠，能夠滿足設備安全生產的要求。而且，最小固有頻率遠大于磨輥和磨盤運轉的周期頻率，在運行時也不會發(fā)生共振現(xiàn)象，基本沒有安全隱患。從模態(tài)分析結果來看，該構件除了工作平面內的轉動外，還存在垂直于工作平面方向上的振動量以及各方向上的扭轉量，所以構件連接部位的螺栓務必擰緊，并經常檢查，防止松動脫落。該構件原設計比較保守，安全系數(shù)為4.5，其值太

3、大。為了減輕設備重量、節(jié)約耗材、調整應力分布情況，使設計更加完美，對該結構件進行必要的減薄處理和結構優(yōu)化，并找到最佳優(yōu)化方案。
　　在靜力學分析和模態(tài)分析的基礎上，采用控制變量法，對原構件進行多次減薄處理和結構優(yōu)化，以及同步有限元計算之后，提出了合理的改進方案，使該構件的體積和重量減小了約23％，內應力分布更合理，減少了加工量，保證安全系數(shù)在3左右。經校核模態(tài)分析，改進后模型的固有頻率與改進前相比略有變大，振型基本沒變，可見該改進