由以上分析可知,机架的横梁腹板处最脆弱,最有可能发生屈服断裂。从受力的情况来看腹板孔正下方是应力最大点,为了使其应力小于屈服强度160MPa,可将腹板的长度从250mm延伸到300mm,保证其有足够的强度,如图3.14所示。然后再次进行有限元分析。
图3.14
同样,首先将材料选择为Q235,然后进行4脚固定(定位),在加载载荷。其中,定滑轮装置支座所受压力大小为1.48MPa,卷筒装置支座所受压力大小为1.49MPa,小齿轮装置支座所受压力大小为2.91MPa,减速器支座所受压力大小为0.26MPa。最后运行分析,得到的结果如图3.15所示。
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图3.15
应力最大点在接近脚部,大小为157.6MPa,小于许用压力160MPa。如图3.16所示。
图3.16
由于机架在设计计算过程中考虑的载荷情况非常充裕,施加的载荷大小为700kN远大于额定载荷630kN,因此改动后的机架强度完全能满足设计要求。
为查看大应力的分布状态,同样利用Solidwoks simulation的“探测”功能,在应力较大的面上进行采样,将所得的数据以图表的形式生成出来,如图3.17所示。由图可知大应力大都集中在110-130MPa之间,都小于材料Q235的
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许用应力,因此能满足使用要求。
图3.17
3.3 本章小结
本章主要介绍了Solidworks Simulation插件的有限元分析功能,并计算了机架的负荷,进行了机架的选材,最后进行了有限元分析,得到了应力、应变、位移图表,更正了机架设计初期的缺陷,保证机架正常作业的可靠性。
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4 卷扬式启闭机二维工程图
在生产实际中,指导生产制造的技术文件主要是二维工程图。所以,在产品的三维模型设计完成之后,通常还需要将其转换成二维工程图。Solidworks系统提供的工程图模块,功能强大,它能够将零件或装配体直接转换成二维工程图。由三维模型所生成的二维视图与三维模型之间,数据具有全相关性,在一个模块中作的修改,另外模块中与之相关的数据将直接随之更新。三维模型的尺寸能够直接转换成工程图尺寸,用户可以在此基础上进行尺寸的编辑修改。工程图模块还提供有标注表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等功能,在此环境中可以创建完全符合工程需要的工程图。
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5 结论与展望
5.1 结论
水电站启闭机是一种专门用于启闭水工钢闸门、拦污染和清污作用的起重机械。它是一种循环间隙吊用机械,是一种专用起重机械。水电站的启闭机种类繁多,其中,卷扬机式启闭机是大、中型水利水电工程广泛采用的一种闸门启闭机。故而,卷扬式启闭机的设计与制造也是如今水利事业中一项重要内容!
本论文在查阅相关资料后对2×630KN双吊点固定式卷扬式启闭机进行认真设计计算,得到以下成果:
(1)运用所学的机械设计知识,根据所给参数,对2×630KN双吊点固定式卷扬式启闭机进行了计算设计,得到了启闭机的大部分参数;
(2)运用三维软件solidworks对该启闭机进行了三维建模,得到了启闭机的所有零件图,并对零件进行了装配,得到了该启闭机的三维模型图,该模型能很好的直观的对该启闭机进行表示;
(3)运用Solidworks Simulation插件对机架进行了有限元分析,并对机架结构进行了修正;
(4)利用solidworks软件的功能,生成了二维工程图,由solidworks三维模型所生成的二维视图与三维模型之间,数据具有全相关性,在一个模块中作的修改,另外模块中与之相关的数据将直接随之更新,减轻了设计人员的劳动程度。
5.2 展望
本课题采用了先进的三维建模技术和有限元分析方法,应用于传统的固定式卷扬启闭机当中,实现了产品模型的参数化、数字化,不仅提高了产品的设计质量,而且缩短了产品的研发周期,降低了设计成本,能为企业带来可观的经济效益和社会效益。
当然,任何事物都不具有完美性,本次毕业设计也是有缺陷的。例如,没有对启闭机的其他部分进行运动分析等,所以本课题仍然具有很大的研究和发展潜质。主要包括以下两个方面:
(1)固定式卷扬启闭机动力传动部分和机架的动力学分析和运动仿真; (2)关于固定式卷扬启闭机的优化设计、可靠性设计等。
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