4.3 井架各主体的销轴、耳板的设计
4.3.1 销轴的设计
1）选材
销轴选用20MnV合金钢 则??s?=600MPa 剪切许用应力为：
????0.34?s?204MPa
弯曲许用应力为：
??w??0.59?s?354MPa
2）估算直径
D=1.13
P?10 mm ???N此处设计载荷为 P=0.11204?106N
0.11204?106 所以 D=1.13?10?86.45mm
122.4?2 取D=90mm
3）对销轴的弯曲强度进行校核
?w???w???w??11204004590??64??????176.2MPa4? 222?100????因此该销轴强度符合设计需求。
4.3.2耳板的设计
1）选材
耳板选用20MnV合金钢，其屈服应力?s=600MPa 2）对耳板厚度的估算
t?2P2?1120400??41.49mm ?SD600?90取t=45mm
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3）校核耳板强度 拉伸许用应力为：
??l??0.56?s?0.56?600?336MPa 许用支撑应力为 ： ??B??0.9?s? β=1.5
所以 ??B?=360MPa 设计中耳板的支撑应力为：
PB1120400??276.64MPaDt90?45
Pt?l??276.64MPaDt?B?故 ?l???l?
?B???B? 故满足强度要求。
4) 确定耳板尺寸与三维图如下图
4.3 井架主体部分耳板
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本章小结
本章主要完成了对销轴和耳板的设计，并对所设计出的耳板和销轴进行了校核，校核结果全部满足强度要求。以设计参数为基础，建立了耳板的三维模型。
5 井架三维实体模型的建立
5.1软件简介
本设计建模软件主要采用PTC Creo Parametric 3.0 M020。
为了满足不同用户对产品的需求，同时解决许多在CAD领域中很久都不能解决的技术问题，美国PTC公司在2014年推出了creo3.0，相比于CAD,creo具有以下的一些优势：
1.解决了机械CAD行业中许多不能完成的大难题，包括易于使用的特性，互操作性，还有在装配方面的一些问题。
2.该软件采用了该公司一些特有的技术，用很多新的方法和手段完成了许多新的模块的设计。
3.为用户提供一种可收缩的、能相互操作、开放且易于使用的机械设计应用程序。
4、为设计过程中遇到问题提供相对应的解决方案。
软件包含以下模块：
Creo Flexible Modeling Extension—柔性建模扩展 Creo Options Modeling Extension—可配置建模 Creo Layout Extension—2D概念设计
Creo Advanced Assembly Extension (AAX)—高级装配扩展 Creo ECAD-MCAD Collaboration Option—ECAD-MCAD协作扩展 Creo Expert Framework Extension (EFX)—钢结构设计专家
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Creo Expert Moldbase Extension(EMX)—塑胶模具专家 Creo Expert Framework Extension(PDX)—冲压模具专家 Creo Intreractive Surface Design Extension II (ISDX)—自由曲面设计
Creo Advanced Rendering Extension—高级渲染 Creo Reverse Engineering Extension (REX)—逆向工程 井架设计过程中，主要会用到Creo Expert Framework Extension (EFX) — 钢结构设计专家这个模块。Creo Parametric包含有设计效率非常高且非常先进的工具，可以为用户提供最佳的设计做法，同时又能保证标准的统一，可以帮助用户完成复杂的3D设计，帮助客户解决各种设计难题，而且设计速度的到很大的提高的同时，做出的产品的质量也在提高，不仅如此在数据共享方面Creo Parametric能非常好的和其他creo产品共享全部数据，这能很大程度上缩短设计时间，并能减少在数据转换过程中产生错误的可能性。用户能随意在2D设计和3D设计中转换数据，同时又能保证设计方案完全不发生改变，这是设计软件的一个新的突破。
5.2 建立模型思路
JJ450型井架的结构比较的复杂，目前还不能完全按照井架的实际结构进行完整的建模与分析，需要对井架的结构进行相应的简化[14]：
1）由于该井架的所有杆件都收到轴向力和附加弯矩的作用，所有节点都是经焊接而成的刚性节点。
2）建模时将天车、工作梯等次要部件全部简化忽略，但不会影响实际载荷的分析。
3）经过简化后的5个部分都看做是刚性连接，将用销轴连接的地方上下距离平均的分配到相邻的各节上。
4）底座与地面接触的地方为完全约束，将钩载平均的分配4根立柱上。
5.3建模过程
模型的建立采取分段进行的模式。首先分段进行建模，建立好平面基础后画出井架的骨架，在骨架建立过程中应特别注意各杆件的平面分布以及删除部
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分辅助线条，否则在建模完成过后将无法删除辅助线条，若强行删除则会导致其他构件参考的丢失。转换梁结构，在选取截面形式过后可直接选取所需转换的骨架，在此过程中因考虑梁的朝向问题，也要注意互相接触的2个梁的大小问题，如果大小设置不合理，将会影响接触点之间的接头处理和焊接。接下来就是对接头处干涉的处理，本步骤相当重要，因为如果接头处理不好，焊接将无法进行，分析时分析软件识别到干涉过后也无法进行分析，选择合适的接头类型，正确定义相互接触接头的两个面将决定接头处理的好坏。其次是焊接，选择正确的的焊接方式对井架整体的稳定性影响非常大，同时也要注意对焊缝参数的选择过程中应能在工程实际中实现。上述步骤完成后单段建模基本完成，接下来就是对5段井架的组装，组装时注意选择正确的参考。最后是对连接处的处理，在CREO中有规范的连接板标准可供选择，在2段H型钢的连接出选择出2个在同一平面上的表面，就可以添加连接板，添加完成后就可选择与连接板上孔相对应的螺钉进行安装。下面对上述过程进行详细的介绍。
5.3.1建立骨架模型
在建立骨架模型之前，需对绘图尺寸单位进行定义，creo默认单位为英寸，本设计中由于所设计单位均是毫米，需在模型属性中更改单位。对模型各骨架线所处位置应准确定位，将骨架线所处平面找准，以保证模型建立的正确性。由于该井架是分段焊接，段与段采用销连接，所以更改完成后，分五段绘制骨架模型，第一段绘图结果如下图所示：
图5.1 骨架的建立
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