利用SolidWorks进行单作用叶片泵设计及其有限元分析 - 图文(7)

2019-05-18 15:42

兰州交通大学毕业设计(论文)

图4.8 螺栓的配合选取 图4.9螺母的定位

(8)重复上述螺旋配合的方法,就可以完成固定端螺纹固定端和流量调节端螺纹的配合,同时用插入零件的方法插入定子环零件后,选择流量调节端和压力调节端的配合关系为“相切”

,完成定子环的配合。

(9)用插入零件的方法插入叶片零件后,单击装配体工具栏中的配合按钮选择叶片的侧面和转子的端面,配合关系选为“重合” 正面和叶片槽面,配合关系选为“重合”

,单击

,单击

选项确定,选择叶片的

选项确定,选择叶片的顶端的,单击

选项确定,重复同样

轮廓线,和叶片槽的内圆柱面,配合关系为“相切” 的操作后,可以完成其余十个叶片的装配。

至此,所有的装配都已完成,总装图如图4.10。

图4.10总装图

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5 单作用叶片泵运动学及动力学分析

5.1 对于叶片顶端的运动学分析

(1) 单击“工具”?“插件”,如图3.20,选择SolidWorks Motion插件,然后单击确定按钮。

图5.1 运行插件

(2)单击“打开” ,选择“总装图”,导入要分析分析的装配体。

(3)选择1200选项卡,在Motion Manager中的算例类型中选“Motion分析”。

(4)单击“马达”

,由于选定的电动机的转速为1460r/min,换算成频率为

232.36RPM,“马达类型”选旋转马达,“零部件/方向”选轴端面,“运动”选等速,“速度”232.36RPM,单击

(5)单击“阻尼”选项

选项确定。如图5.2。

,“阻尼类型”选扭转阻尼,“阻尼端点“选取叶片1

选项确定,其余10个叶片的

的顶端轮廓线和转子的内圆柱面,其余参数默认,单击扭转阻尼,用同样的方法添加。

(6)单击

选取“力/力矩”选项,类型选“力矩”,方向“作用力与反作用力”,

“作用零件和零件作用点”选叶片和叶片槽重合的面,“相对于此的力”选所选零部件,其余默认,如图5.3,单击

选项确定。

(7)至此,完成整个装配体的作用,如图5.4。

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图5.1 添加马达 图5.2 添加力矩

图5.3 motion分析的生成

(8)单击结果和图例,“选取类别”选“位移/速度/加速度”,“选取子类别”

选“线性速度”,“选取结果分量”选“X轴”,在选取叶片顶端的轮廓线,单击单击选项确定,单击“计算”

,生成叶片顶端的线性速度算例图解,如图5.4。

图5.4 线性速度曲线

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单击结果和图例

,“选取类别”选“位移/速度/加速度”,“选取子类别”选

“线性加速度”,“选取结果分量”选“X轴”,在选取叶片顶端的轮廓线,单击单击选项确定,单击“计算”

,生成叶片顶端的线性加速度算例图解,如图5.5。

图5.5 线性加速度曲线 单击结果和图例

,“选取类别”选“位移/速度/加速度”,“选取子类别”选

“角位移”,“选取结果分量”选“X轴”,在选取叶片顶端的轮廓线,单击单击项确定,单击“计算”

,生成叶片顶端的角位移算例图解,如图5.6。

图5.6 角位移曲线

(9)验证速度方程,速度方程为位移方程对时间的一阶导数,即v=

1eds?e?=R??2sin(?????t)?()2sin2?????????e?cos(?????t),这与线性速度曲

2rdt?R?线相符。

验证加速度方程,速度方程为速度方程对时间的一阶导数,即

dve?e??R?2?2cos(?????t)?()2cos2(?????t)??e?2sin(?????t),这与线dtRR????性加速度曲线相符。

5.2 转子动力学分析

(1)创建算例

我们要分析的是转子动力学的内容,因为Simulation作为SolidWorks的一款插件,在创建前需载入Simulation插件才能使用,在类型中选择“频率”,如图5.7,

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图5.7 Simulation新建算例界面

(2)材料定义

在Simulation中,软件提供了许多常用材料供用户使用,操作者可以直接使用SolidWorks中的材料,在本例中所有零件的材料出箱体为铸造碳钢外,全部定义为“普通碳钢”,材料属性窗口见图5.8, (3)转子轴连接和支撑定义

本算例分析的是转子和轴键连接机构,为了保证运算精度,必须考虑到键的连接机制,对于轴的支撑使用到的是轴承,在机械设计手册中介绍,轴承的支撑属于刚性支撑,而在Simulation中,关于轴承的支撑定义为柔性支撑(见图5.9),使用者可根据精度要求全面的计算出来。其中径向载荷为79.42N.m,轴向载荷为218.24N.m。 (4)外部载荷的定义

本算例中根据根据转子轴的实际运动情况,定义了一下三个外部载荷。

第一个载荷是转子所受的引力,对于引力的定义比较简单,选中转子模型,添加引力即可,引力值为默认值9.81m/s2。

第二个载荷为离心力,由于转子轴做的是旋转运动,所以会产生离心力的作用,由上文可知电机的转速为1460r/min,即24.3r/min,同时确定轴的旋转方向即离心力的方向。

第三个载荷为为转子在轴两端的支撑载荷,默认100N/m。 (5)求解及结果分析

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