矿山机电毕业论文（含外文翻译）输送带弯曲阻力测试试验台设计与分析

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文档简介

1、　　本科毕业论文　　（20 届）　　输送带弯曲阻力测试试验台设计与分析　　ANALYSIS ON BENDING RESISTANCE TEST-BED DESIGN OF CONVEYOR BELTS AND<

2、/p>　　所在学院 　　专业班级矿山机电 　　学生姓名学号 　　指导教师职称 </p&g

3、t;　　完成日期年月 　　毕业设计(论文)共 62 页(其中：外文文献及译文14页) 图纸共6张 　　辽宁工程技术大学　　本科毕业设计（论文）学生诚信承诺保证书

4、本人郑重承诺：《输送带弯曲阻力测试试验台设计与分析》毕业设计（论文）的内容真实、可靠，系本人在指导教师的指导下，独立完成。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承担全部责任。　　学生签名：　　年月日　　辽宁工程技术大学</

5、b>　　本科毕业设计（论文）指导教师诚信承诺保证书　　本人郑重承诺：我已按学校相关规定对同学的毕业设计（论文）的选题与内容进行了指导和审核，确认由该生独立完成。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承担指导教师相关责任。　　指导教师签名：</p&g

6、t;　　年月日　　摘要　　带式输送机是输送散状物料的重要设备之一，以输送带作牵引和承载构件，通过承载物料的输送带的运动作物料连续输送设备，它广泛应用于煤炭、冶金、矿山、港口等领域，随着科技技术的进步与发展，对设备的要求性能越来越高，而弯曲阻力是输送机的主要运行阻力之一，其在日常工作

7、使用中带来不必要的浪费与损耗，为了详细研究输送带弯曲阻力，并为研发节能型输送带提供测试工具，本文设计一种橡胶输送带弯曲阻力测试试验台。　　本文首先根据给定的试验台参数对其主要零部件如张紧缸、压下缸等进行了设计和校核；然后根据已有的输送带弯曲阻力数学模型对弯曲阻力进行了估算，对电机、减速器等零部件的运行参数进行计算，并计算和分析结果为依据，对试验台中滚筒、托辊等零件的型号和生产厂家进行了选取；最后

8、为了验证所设计的试验台能够满足设计要求，采用Pro/E对建立了试验台的三维虚拟样机模型，对模型的结构、质量及整机的装配和干涉情况进行了分析和验证，再利用ANSYS对试验台进行静力学分析和模态分析，对试验台的强度和动态特性进行了分析和校核，分析结果表明所设计的弯曲阻力试验台结构合理、强度能够满足使用要求。　　关键词：输送带；弯曲阻力；弯曲阻力测试试验台；Pro/ENGINEER；ANSYS<

9、;/p>　　Abstract　　With type conveying machine is conveying bulk-like material of important equipment one of, to conveying with for traction and hosted component, throug

10、h hosted material of conveying with of movement for material continuous conveying equipment, it widely application yu coal, and metallurgical, and mine, and port, field, with technology technology of progress and develop

11、ment, on equipment of requirements performance increasingly high, and bent resistance is conveying machine of main run resistance 　　Paper first according to given of test Taiwan parameter on its main

12、 parts as zhang tight cylinder, and pressure xia cylinder, for has design and check; then according to has some conveying with bent resistance mathematics model on bent resistance for has estimates, on motor, and reducer

13、, parts of run parameter for calculation, and calculation and analysis results for according to, on test Taichung drum, and supporting roll, parts of model and production manufacturers for has selected; last to va</p&

14、gt;　　Key Words：Conveyor belt；Bending resistance；Resistance to bending test-bed；　　Pro/ENGINEER；ANSYS　　目录　　1 绪论1</b&

15、gt;　　1.1 选题的依据和意义1　　1.1.1 选题的依据1　　1.1.2 研究主要运行阻力及能耗机理的目的和意义1　　1.2 带式输送机主要运行阻力研究现状2　　2 试验台设计参数确定与选型3

16、　　2.1 试验台主要设计参数3　　2.2 张紧缸和压下缸参数计算4　　2.3 输送带最大弯曲阻力估算8　　2.4 主要零部件选型11　　2.4.1 电机功率与电机选择11　　2.4.2 减速器选型

17、12　　2.4.3 驱动滚筒与张紧滚筒选型13　　2.4.4 压辊、托辊选型13　　3 弯曲阻力测试试验台三维结构设计14　　3.1 Pro/ENGINEER简介14　　3.2 试验台主要零部件建模14

18、;　　3.2.1 标准件绘制14　　3.2.2 关键零部件建模22　　3.3 试验台装配模型建立及干涉分析23　　3.3.1 装配模型建立23　　3.3.2 装配零件干涉分析29　　4 弯曲阻力测试

19、试验台关键零部件强度校核33　　4.1 Ansys简介33　　4.2 支架及主架的静力学特性分析33　　4.3 试验台模态分析38　　5 结论45　　6 技术经济性分析46<

20、;/p>　　致谢46　　参考文献48　　附录A49　　附录B55

21、　1 绪论　　1.1 选题的依据和意义　　带式输送机是输送散状物料最重要的设备之一，是以输送带作牵引和承载构件，通过承载物料的输送带的运动进行物料输送的连续输送设备。它广泛应用于煤炭、冶金、矿山、港口、建材等领域，随着国民经济的发展和科学技术的进步，带式输送机的应用将越来越广泛。　　目前带式输

22、送机的发展趋势主要集中在长距离、高速度、大运量、大功率等方向。降低投资成本，降低运行阻力，提高单机效率和生产率一直是使用厂家追求的目标。　　1.1.1 选题的依据　　输送机的运行阻力分为：输送机线路上的主要阻力；各输送机部件上的附加阻力；输送载荷的提升阻力；由各种特殊装置产生的特殊阻力。　　对于长距离、大运量带式

23、输送机来说，这几个方面阻力系数在总的综合模拟摩擦阻力系数中所占比例将随着输送机距离的增加、载荷的增大、胶带张力的提高而改变。对于平均张力、单位长度重量的大张力、重载荷胶带输送机，仅压陷阻力系数一项就高达总摩擦系数的70%。　　附加阻力包括：在加料处加速区内物料与导料槽侧板间的摩擦阻力；在加料区域内输送物料与输送带间的惯性阻力和摩擦力；输送带经过滚筒的弯曲阻力和滚筒轴承阻力，输送带清扫器的摩擦阻力

24、等。附加阻力一般与输送机的长度无关，并且是一常量，对于长距离带式输送机而言，与主要运行阻力相比，其所产生的阻力是次要的，对于长度超过1000m的带式输送机来说，其大小不会超过0.09倍的主要阻力。　　1.1.2 研究主要运行阻力及能耗机理的目的和意义　　首先，研究输送机主要运行阻力及能耗机理可以为设计低能耗输送机提供理论依据。&l

25、t;p>　　众所周知，采用标准化的设计方法常常使计算能耗大于实际能耗，这不仅会增加输送机的投资成本，还会严重影响输送机的性能。通过对主要运行阻力及其影响因素的研究，得到计算运行阻力的科学、合理的理论公式，在设计中，就可以优化输送机结构技术参数等，这不仅可以解决上述问题，而且可以降低输送机能耗，这具有重要的实际意义和经济价值。　　其次，装机效率效率有所提升。我们国家输送机装机功率低，国产带式

26、输送机的装机功率约为国外产品的30%~40%，固定带式输送机的装机功率相差更大，而降低输送机的主要运行阻力可以在有限的装机功率的基础上提高生产效率，这对于长距离、高速度、大运量、大功率输送机的发展具有重要意义。　　长距离、高速度、大运量、大功率等已经成为目前带式输送机的发展方向，研究运行阻力的形成机理，分析输送带粘弹性特性、运行速度、载荷、托辊半径、托辊间距、输送带本身性能等各种因素对运行阻力的

27、影响，对从根本上解决提速降耗，降低成本，提高运量和功率具有重要的意义。　　1.2 带式输送机主要运行阻力研究现状　　变形阻力主要包括：压陷阻力和弯曲阻力两部分。　　当输送带在托辊组间运行时，胶带周期性的横向和纵向变形使得胶带上各点相当于受到一个交变的动载荷作用，由于胶带的粘弹性特性，在动荷载作用下会产生能量损耗；

28、当物料随输送带一起运行时，物料与输送带间及物料内部颗粒之间将产生相对运动、并伴随着物料颗粒的重新排列、剪胀及颗粒破碎等，这些都将产生能量的消耗，形成物料弯曲阻力。输送带压陷阻力是运行中托辊压入输送带覆盖层而引起的变形功，因为覆盖层材料具有的粘弹性滞后特性在带辊脱离接触后不能完全恢复引起的。　　输送带的弯曲变形阻力是当输送带在托辊组间运行时，由于胶带周期性的横向和纵向变形引起的；物料变形阻力是当物

29、料随输送带一起运行时，由于输送带的横、纵变形而使物料内部产生内摩擦等，带料间产生外摩擦而产生的能耗引起的。　　2 试验台设计参数确定与选型　　输送带测试试验台主要由驱动滚筒、张紧滚筒、试验台框架、电机、减速器等组成。在满足测试系统的试验条件的前提下，其具体设计参数简介如下：　　图2-1 弯曲阻力测试试验台工作原理

30、图　　Fig. 2-1 Bending resistance test bench schematic diagram　　工作原理和工作过程：测试前，先将张紧油缸缩回，然后将输送带放置在驱动滚筒和张紧滚筒之间，再采用硫化接头机对输送带进行硫化接头，当输送带链接完毕后，将张紧滚筒伸出，这时输送带被张紧，当输送带张紧到指定的张力时，张紧液压缸停止工作并锁死，

31、然后再将支架上的压下缸伸出，推动压辊下压，作用于输送带上，使得输送带弯曲，当压下缸的推力达到指定值时，压下缸停止工作并锁死。最后，启动驱动滚筒并使滚筒以指定的速度运行，当滚筒的转速稳定后，变可从压辊上的阻力传感器上活动该张紧力和压下力作用下橡胶输送带的弯曲阻力值。　　2.1 试验台主要设计参数　　带宽：700mm；&

32、lt;/p>　　带速：0-3.0m/s；　　带长：11.5m；　　载荷范围：0-5000N；　　驱动轮滚筒直径：1000mm；　　托辊间距：1200mm；　　试验所

33、用托辊分：平型托辊；　　托辊半径：60mm；　　张紧力：5~8t；　　最大压下力：0~1t；　　液压缸机械效率：0.9；　　按负载选择执行元件的工作压力，初选液压缸的工作压力=8.0MPa&l

34、t;/p>　　选取此背压值为=0.8MPa。　　试验所用的输送带为阜新橡胶总厂生产的布芯橡胶输送带：GB/T7984-12850-400-CC-3-200N/mm-2+2-L，；　　输送带覆盖层粘弹性参数：，，，　　2.2 张紧缸和压下缸参数计算

35、;　　1）张紧缸和压下缸的相关计算： 　　（2-1）　　式中 —负载力　　—液压缸机械效率　　—液压缸无杆腔的有效作用面积

36、　　—液压缸有杆腔的有效作用面积　　—液压缸无杆腔压力　　—液压缸有杆腔压力　　根据（2-1）推算出张紧缸无杆腔的有效作用面积：　　（2-2）</b&

37、gt;　　液压缸缸筒直径为：　　（2-3）　　根据相关公式计算得出： 　　（2-4）　　通过（2-4）计算液压缸活

38、塞杆直径，再根据GB/T2348—1993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为=125，活塞杆直径为=90。　　同理，根据（2-1）推算出压下缸无活塞杆时的有效作用面积：　　（2-5）　　液压缸缸筒直径为：</b&

39、gt;　　（2-6）　　同理求出压下缸的液压缸缸筒直径为=50，活塞杆直径为=36。求出液压缸直径后对液压缸的有效面积进行重新验算；　　张紧缸无杆腔有效面积：　　（2-7）

40、　　有杆腔有效面积：　　（2-8）　　压紧缸无杆腔有效面积：　　（2-9）　　有杆腔有效面积：<

41、/p>　　（2-10）　　张紧缸压力：　　（2-11）　　压下缸压力：

42、（2-12）　　2）液压缸稳定性验算，张紧缸稳定性条件：　　（2-13）　　式中 —最大负荷力　　—液压缸稳定临界力　　—稳定性安全

43、系数，取　　判别张紧缸最大挠度点位置的之值可由下式计算：　　（2-14）　　式中 —活塞杆材料的弹性模量，对于钢材　　—活塞杆截面惯性矩，　　最大挠度点的位置实际上停留在活塞杆与缸筒交接处，

44、即，因而此时的计算值仅供判别用。　　在查阅相关设计手册中“液压缸支撑形式与长度折算系数对照表”中可知，长度折算系数，有效长度，即可知可取1。　　按不等截面杆计算稳定临界力（）在多数情况下，液压缸最大挠度点的计算位置偏向缸筒一边，即，这时可用下面的公式计算稳定性临界力：　　（2-15）</b

45、>　　式中 —活塞杆材料的弹性模量　　—缸筒材料的弹性模量　　—活塞杆横截面惯性矩　　—缸筒横截面惯性矩　　—活塞杆头部销轴孔至导向中心点的距离（见图2-2）&

46、lt;p>　　—缸筒尾部销轴孔至导向中心点的距离（见图2-2）　　图2-2 液压缸纵向弯曲　　Fig. 2-2 Hydraulic cylinder longitudinal bending　　直接利用式（2-15）计算较为复杂，为简化计算起见，可先算出和之值，再从图中查出相应的之值，然后按下式计算：<

47、;/p>　　（2-16）　　图2-3中的曲线，是在和的一定范围内作出的，若图中无相应的和之值时，可用插值法求出。　　通过计算求解后，可知满足（2-13）的稳定性条件。　　图2-3 时临界力计算图　　Fig.

48、 2-3 Critical load calculation chart　　2.3 输送带最大弯曲阻力估算　　1）平输送带的弯曲阻力　　弯曲输送带的能量损失系数为　　（2-17）　　如图2-4

49、，对一长度为的试件，弯曲输送带作用力和突变力矩的关系的平衡式为　　根据力的关系有 　　所以 　　（2-18）　　上式表示弯曲阻力是输送带试件弯曲力矩损失与弯曲半径的比值，这种关系可以从能

50、量的方法得到。用长度的试件，弯曲曲率半径为施加一个弯曲力矩，则在角度上的弯矩损失的能量为，当试件全部经过托辊时，能量损失为　　内部的能量损失和外部的能量损失相等，有也就是，和上面导出结果相同。　　图2-4 托辊和输送带的接触区与输送带的垂直对称线　　Fig. 2-4 Roller and conveyor bel

51、t contact area with the conveyor belt vertical symmetry line　　2）输送带的弯曲阻力　　由式（2-18）可知，弯曲阻力是托辊支撑弯曲处输送带的弯矩损失和曲率半径的比值，即。按式（2-17）的定义，，是托辊支撑处输送带产生的弯矩；是输送带最低点的弯矩，他仍然产生阻力，且远小于，作用处的曲率半径也很

52、大，有　　将上式简化求得　　忽略项，可得　　（2-19）　　3）输送带的弯曲阻力系数　　弯曲阻力与输送带和物料的重力

53、的比值为输送带的弯曲阻力系数　　（2-20）　　在上式中由输送带的挠度确定，当相对垂度小于1%时，按德国标准DIN22101，槽型输送带的垂度为　　（2-21）　　这表明输送带弯曲阻力引起的阻力对

54、主要阻力影响较小。　　4）输送带张力计算可以为输送带、拉紧装置、滚筒组件等的选择和输送带垂度校核提供依据。输送带上任一点张力可用下式计算：　　（2-22）　　式中 —输送带沿运行方向第点的张力　　—输送带点到第点的区段上，输送带运

55、行的各项阻力之和　　改向滚筒趋入点的张力计算　　（2-23）　　根据实际情况取舍式中各项阻力。　　改向滚筒奔离点张力的简化计算　　（2-24）</p

56、>　　式中 ----改向滚筒奔离点张力　　----改向滚筒趋入点的张力　　----改向滚筒阻力系数，包括输送带弯曲和滚筒轴承阻力的因素　　计算步骤是按输送带垂度要求计算最小张力的，由于最小张力推算出输送带不打滑所需的欧拉系数。　　按输送带垂度

57、要求计算最小张力　　a) 承载分支4点的张力最小，由下式计算垂度要求的最小张力。　　已知承载分支相邻两个托辊组的间距，货载每米质量，输送带每米质量。承载分支最小张力　　（2-25）　　b) 回程分支5点是张力最小，由下式计算垂度要求的

58、最小张力。　　取回程分支相邻两托辊组的间距，代入下式后得回程分支最小张力为　　（2-26）　　式中 —输送带最小允许张力　　—承载分支相邻两托辊组的间距　　—回程分支相邻两托辊组的间距<

59、;/p>　　—物料每米质量　　—输送带每米质量　　—允许输送带最大下垂度，取。　　为承载分支最小张力点取　　（2-27）</

60、p>　　为回程分支最小张力点　　（2-28）　　回程分支主要阻力　　（2-29）　　回程分支倾斜阻力</b

61、>　　（2-30）　　忽略弯曲阻力和前倾阻力　　c) 输送带的整体圆周力：　　（2-31）　　d) 求所需的欧拉系数<

62、p>　　得 　　取启动系数，则　　（2-32）　　2.4 主要零部件选型　　2.4.1 电机功率与电机选择

63、;　　（2-33）　　式中 —传送带拉力　　—总裁重量　　—滚动摩擦系数　　（2-34）<

64、;p>　　式中 —驱动扭矩　　—驱动轮滚筒半径　　（2-35）　　式中 —驱动轮转速　　—传动速度</p

65、>　　—驱动轮周长　　（2-36）　　式中 —电机功率　　查机械设计手册，选择电机型号为Y2-280M-6，该型号具体参数如下表2-1：<p

66、>　　表2-1 Y2-280M-6型电机参数　　Tab. 2-1 Y2-280M-6 motor parameters　　2.4.2减速器选型　　（2-37）　　式中 —电机转速</

67、p>　　—滚筒转速　　查机械手册第四卷减速器选型：ZLY-200。该型号减速器具体参数如下表2-2：　　表2-2 ZLY-200型减速器参数　　Tab. 2-2 ZLY-200 reducer parameters<p

68、>　　2.4.3驱动滚筒与张紧滚筒选型　　张进滚筒型号为GB998-77，滚筒直径为1000，淄博明治机械有限公司　　驱动滚筒型号为YTH,滚筒直径为1000，淄博明治机械有限公司　　2.4.4 压辊、托辊选型　　压辊型号为76*590，直径76宽度590德州亿轮输

69、送机械有限公司　　托辊型号为120*700，直径120宽度700德州亿轮输送机械有限公司　　3 弯曲阻力测试试验台三维结构设计　　3.1 Pro/ENGINEER简介 　　Pro/Engineer的所有功能是全相关性的，全相关性就所有Pro/Engineer的功能之间是相

70、互关联的，用户在研发设计过程中变更其中一个参数，而这个参数的变更会自动扩展到整个设计中去，它在推出的时候的核心内容就是参数化建模，在产品开发过程中用参数将零件的尺寸、形状等特征定义。这样，在以后的工作过程中需要改变尺寸的时候只需要修改其中的参数即可，并且可以反复的修改，以方便形成多种多样的解决方案，它不但可以应用于工作站也可以应用到单机上。为了使客户更加迅速的得到产品，有的时候必须要求多个设计人员同时处理一个产品，Pro/Enginee

71、r可以通过数据管理功能可以实现产品研发的并行程序，达到节省产品研发时间的目的，在软件中还可以对大型复杂的产品通过零件图进行虚拟装配，可以很直观的看到产品的结构、尺寸、形状等。对于Pro/Engineer软件的应用可以可靠的提高产品质量、降低设计者的劳动强度、避免样机生产所带来的经济浪费并切实可行的提高企业在市场中的竞争力。在我国，大多数企业的设计工程师都已经可以很好的利用三维设计软件来进行产品设计工作，特别的在华东和东南沿海一带，它给企

72、业带来可观的经济效益　　试验台设计中由多种零件组成，绘制各种零件都由Pro/ENGINEER中实体绘制特征操作绘制。实体绘制的常用特征有拉伸、旋转、扫描、混合、倒角、孔、抽壳、拔模等主要特征。运用相应特征绘制三为模型。　　3.2 试验台主要零部件建模　　3.2.1 标准件绘制<p&g

73、t;　　单击“新建”命令按钮，打开如图3-1所示的“新建”对话框。在这个对话框中列出了可以建立的新文件类型，选择“零件”类型，在“名称”框中，键入文件名或使用默认名。不使用默认模板，清除“使用缺省模板”复选框，然后单击“确定”，打开如图3-2所示的“新文件选项”对话框打开，在对话框下的选项中选择米制模板（mmns），单击“确定”按钮，Pro/ENGINEER绘图窗口打开并建立新文件。　　图3-1

74、 “新建”对话框图3-2 “新文件选项”对话框　　Fig. 3-1 "New" dialog box Fig. 3-2 "New file" dialog box　　在输送带弯曲阻力测试试验台的设计中，试验台的零件较多，选取其中较为典型的运用proe中较多的绘制特征

75、零件进行分解绘制，如下所示的六角螺栓绘制。　　1）创建螺帽：　　（a）在建立的新文件绘图窗口中绘制螺栓，单击“基础特征”工具栏中的“拉伸”命令按钮，系统打开“拉伸”属性栏，如图3-3所示。　　图3-3 设置“拉伸”属性栏　　Fig.

76、3-3 Setting "stretch" property columns　　（b）接受系统默认，单击“位置”选项，选择面板上的按钮，选择绘制面，选用基准面FRONT作为绘制平面，采用系统默认的参考面RIGHT，方向为右，进入绘制界面。如图3-4所示，单击按钮，进入草绘界面。　　图3-4 “位置”面板和“草绘”对话框</p&g

77、t;　　Fig. 3-4 "Position" Panel and the "sketch" dialog box　　（c）选择调色板工具，选取六边形置于草绘平面，并修改尺寸，如图3-5所示，单击“完成”按钮退出草绘环境。回到主界面后，确定拉伸长度，在对话框里单击“完成”按钮完成特征创建，如图3-6所示。<

78、;p>　　图3-5 草绘正六变形图3-6 生成螺帽实体　　Fig. 3-5 Sketch is six variants Fig. 3-6 Plot nut entities　　2）螺帽六角头倒角

79、（a）单击“基础特征”工具栏中“旋转”命令按钮，系统打开“旋转”属性栏，单击对话框中“去除材料”按钮，默认为减材料。旋转角度：360°。　　（b）单击对话框的“位置”按钮，单击面板上的按钮，系统打开“草绘”对话框，选用基准面TOP作为草绘平面，采用系统默认的参考面RIGHT，方向为右。如图3-7所示，单击按钮，进入草绘界面。　　（c）进入草绘环

80、境，绘制如图3-8所示的草绘截面。单击“完成”命令按钮，退出草绘环境。　　（d）回到主界面，单击“旋转”属性栏的“完成”命令按钮，系统完成旋转特征，结果如图3-9所示。 　　图3-7 选择参照图3-8 草绘截面　　Fig. 3-7 Select the refe

81、rence Fig. 3-8 The sketched section　　图3-9 螺帽倒角生成图　　Fig. 3-9 Chamfer nutdiagram　　3）创建螺杆　　（a）再次单击“基础特征”工具

82、栏中的“拉伸”命令按钮，系统打开“拉伸”属性栏。　　（b）单击“放置”面板中按钮，系统打开“草绘”对话框，选用拉伸曲面为草绘平面，采用系统默认的参考面RIGHT,方向为底部，单击按钮，进入草绘界面。　　（c）在草绘环境绘制圆，如图3-10所示，单击“完成”按钮退出草绘环境。　　（d）回到主界面后，确定拉伸长度，在

83、对话框里单击“完成”按钮完成特征创建，如图3-11所示。　　图3-10 草绘圆图3-11 模型绘制　　Fig. 3-10 Sketched circle Fig. 3-11 Model　　4）创建倒圆角<

84、;/b>　　（a）给螺杆做倒圆角，单击“期初特征”工具栏中的“倒圆角”命令按钮，系统打开“倒圆角”属性栏，如图3-12所示。　　（b）在主界面中选取要倒圆角的边，并在倒圆角属性中选择D×D，并输入半径D值，然后在对话框里单击“完成”按钮完成特征创建，如图3-13所示。　　图3-12 设置“倒圆角”

85、属性栏　　Fig. 3-12 "Round" property columns　　图3-13“倒圆角”绘制图与“倒圆角”生成图　　Fig. 3-13 "Round" drawing with the "rounded" spanning graph<

86、;/p>　　5）创建螺纹　　（a）选择系统菜单中的“插入”→“螺旋扫描”→“切口”命令，系统打开“螺旋扫描”对话框，并出现“属性”菜单，如图3-14所示。　　（b）在菜单管理器中选择“常数”+“穿过轴”+“右手定则”命令，单击“完成”命令，按照菜单管理器提示在草绘环境中选择草绘界面，如图3

87、-15所示。选择RIGHT为草绘界面，默认正向。单击“确定”选项，系统打开“草绘视图”菜单，单击选择“缺省”选择。　　图3-14 “螺旋扫描”菜单管理器　　Fig. 3-14 "Spiral scan" menu Manager　　图3-15 “螺旋扫描”选择项<

88、p>　　Fig. 3-15 "Spiral scan" option　　（c）系统进入草绘环境，绘制螺旋扫描的轨迹，并绘制中心线，如图3-16所示。绘制完成，单击草绘“完成”命令按钮，退出轨迹草绘环境 　　图3-16 绘制“螺旋扫描”扫描轨迹　　Fig. 3-16 Draws &qu

89、ot;helical-scan" Scan tracks　　（d）回到主界面，系统打开图3-17所示的工作框，输入节距，单击按钮。　　图3-17 节距输入工作输入框　　Fig. 3-17 Pitch input input box　　（e）系统再次进入草绘环境绘

90、制横截面，在扫描起始点处绘制如图3-18的截面。单击“完成”命令按钮，退出轨迹草绘环境。　　（f）系统打开“方向”菜单，如图3-19所示，单击“确定（默认为正向）”选项。　　（g）单击“属性”对话框的“确定”命令按钮，螺旋扫描特征生成。结果如图3-20所示。　　图3-18 螺旋扫描截面绘制

91、　　Fig. 3-18 Helical sweep section drawing　　图3-19 确定螺旋扫描方向　　Fig. 3-19 Determine the direction of helical scan　　图3-20 螺旋特征生成的模型

92、Fig. 3-20 Spiral features generated models　　（h）保存文件到指定的位置并关闭当前窗口。　　3.2.2 关键零部件建模　　在Pro/ENGINEER中运用以上实体特征进行零件绘制，绘制的部分零件如下图3-21所示。

93、支架旋转张紧架　　张紧支撑梁油缸　　推移油缸座防偏横梁 　　图3-21 部分零件图　　Fig. 3-21 Parts parts diagram&l

94、t;/p>　　3.3 试验台装配模型建立及干涉分析　　3.3.1 装配模型建立　　当完成零件创建之后，就可以使用Pro/ENGINEER中的“装配模式”（Assembly mode）把零件组装在一起构成“装配”（assembly），装配可以作为一个“子装配”（subassembly）装配到另一个装配中去。

95、　　进入proe系统中，选择系统菜单栏中的“文件”→“新建”命令，系统打开如图3-22所示的“新建”对话框，在对话框中选择“组件”单选按钮，指定文件名，系统默认扩展名为“.asm”，并勾掉系统默认的使用缺省模板。在弹出的第二个对话框中选“mmns_asm_design”，如图3-23所示。完成设置后单击，系统将自动进入装配模式。　　图3-22 “新建”对话框

96、图3-23 “新建文件选项”对话框　　Fig. 3-22 "New" dialog box Fig. 3-23 "New options" dialog box　　进入装配模式后，单击绘图区工具栏中的“将元件添加到装配”命令按钮，系统打开如图3-24所示的“打开”对话框，对话框显示当前工作目录下所有

97、的零件及装配件，选取一个装配使用的零件后，系统将在装配区显示该零件，并打开“元件放置”（Component Placement）用户界面，如图3-25所示。 　　图3-24 “打开”对话框　　Fig. 3-24 "Open" dialog box

98、　　图3-25 “元件放置”用户界面　　Fig. 3-25 "component" user interface　　“元件放置”用户界面中的“放置”面板主要用于建立装配约束，如图3-26所示。当引入元件放置到装配中时，默认将选择“自动”放置约束类型，接下来可以执行下列操作：

99、　图3-26 “放置”面板　　Fig. 3-26 "placement" Panel　　为元件和装配选择参照，定义放置约束，选择一对有效的参照之后，系统将自动选择合适的约束类型，且约束已启动。　　对于第一个放置的零件，选择“元件放置”工作用户界面下“自动”下拉菜单中的“缺省”放置，给定参考位置

100、，其余装配的个零件基于当前坐标系，进行装配配。如图3-27所示。　　当选择“缺省”放置后，此时的工作栏中状态处显示“完全约束”，如图3-28所示，单击，完成初个零件装配。　　图3-27 “元件放置”界面“自动”下拉菜单　　Fig. 3-27 "Placed" interface "a

101、utomatic" pull down menu　　图3-28 “缺省”放置后零件　　Fig. 3-28 "Default" after placing parts　　继续装配其他零件时，仍单击，在工作目录下选择要装配的零件，在“放置”面板下新建约束中选择约束条件和约束类型，保证状态

102、栏下显示出“完全约束”则约束完成　　单击确定。在零件的装配过程中都是基于装配原则进行装配，当装配状态显示“完全约束”时则可以确定，此零件装配完成，单击确定，继续装配其它零件。　　截取部分装配过程图，显示在装配过程中约束条件。如下图3-29所示。　　图3-29 “支架”装配过程部分图<

103、p>　　Fig. 3-29 "Frame" part of the Assembly process　　支架的装配完成后的完整成品图如3-30所示，为了更好展现支架中所装备的各个零件，将其支架的装配图分解视图，即支架的爆炸图如图3-31所示。　　图3-30 立架装配完成图图3-31 立架

104、组件爆炸图　　Fig. 3-30 Frame Assembly diagram Fig. 3-31 Frame Assembly exploded diagram　　在试验台的总体样机模型中，由较多的组件装配而成，再将组件与其他零件装配最终形成弯曲阻力测试试验台的样机模型。试验台中的部分装配组件如图3-32所示，装配组件的分解视图，即

105、爆炸图如图3-33所示。　　张紧液压缸张紧轮　　弯曲阻力测试试验台　　图3-32 部分零件装配图　　Fig. 3-32 Parts Assembly drawing

106、　　张紧液压缸分解图　　张紧滚分解图　　弯曲阻力测试试验台分解图　　图3-33 相应组件爆炸图　　Fig. 3-33 The corresponding component e

107、xploded diagram　　3.3.2 装配零件干涉分析　　1）全局干涉　　对装配的零件进行全局干涉检查，查看是否存在问题。检查零件与零件是否存在一定的干涉现象，影响零件与零件间的装配现象，以及是否对于整体结构有所影响，为之后的ANSYS Workbench中对部件的静

108、力学与模态分析打定基础。　　对立架进行全局干涉检查，单击“分析”→“模型”→“全局干涉”如图3-34所示，弹出全局干涉对话框，单击，检查在装备过程中是否有干涉，经检查对话框栏中无显示，即装配无干涉，如图3-35所示，单击，接受并完成当前分析。　　图3-34 全局干涉图3-35 “全局干涉”对话框

109、;　　Fig. 3-34 Global interference Fig. 3-35 "Global interference" dialog box　　对框架进行干涉检查，同理单击“分析”→“模型”→“全局干涉”，在弹出对话框中单击计算当前分析以供预览，发现“全局干涉”的工作框中出现零件，说明在装配的零件组合里有干涉存在，如图3-3

110、6所示，单击“显示全部”，即对干涉处进行加亮显示，如图3-37所示，则可知道螺栓在与零件装配中产生干涉，将产生的干涉螺栓全部删除，再次进行干涉检查，发现无干涉存在，单击接受并完成当前分析，如图3-38所示。　　图3-36 干涉检查图3-37 装配零件中干涉存在　　Fig. 3-36 Interference check

111、 Fig. 3-37 Interference exists in the Assembly parts　　图3-38 重新干涉检查　　Fig. 3-38 Re interference check　　2）全局质量属性：

112、　对立架进行质量属性分析，单击弹出“密度”对话框，根据所选用的材料更改材料密度，如图3-39所示，将图中的密度更改为7850kg/m3，单击确定密度，在“质量属性”的工作框中计算出相关数据，如图3-40所示。然后单击接受并完成分析。对立架分析后的主要数据如表3-1所示。　　图3-39 “密度”对话框图3-40 “质量属性”计算结果　　F

113、ig. 3-39 "Density" dialog box Fig. 3-40 "Quality attributes" calculations　　表3-1 立架质量属性分析主要数据　　Tab. 3-1 State mass properties analysis of primary data</

114、p>　　对试验台的总体结构质量属性分析与立架分析同理，将密度改为所选材料密度，同为7850kg/m3，通过分析得出如图3-41所示结果。将图中所示重要结果整理如表3-2所示。　　图3-41 “质量属性”计算结果　　Fig. 3-41 "Quality attributes" calculations<

115、/p>　　表3-2 试验台质量属性分析主要数据　　Tab. 3-2 Key data on the test bench quality attribute analysis in 　　4 弯曲阻力测试试验台关键零部件强度校核　　4.1 Ansys简介<p

116、>　　ANSYS是目前世界顶端的有限元商业应用程序，是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用的有限元分析软件。有世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与大部分的CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer，NASTRAN，IDEAS,AutoCAD等，是现代产品设计的高级CAD工具之一。　　利用CAE技术可以使复杂的工程分析变得简化、高

117、精度、快速的计算。对质量、数量和强度计算与分析中，取得了很好的效果。运动精度的和性能分析、动态、静态特性、压力等方面也有了飞跃的突破。广泛应用于机械结构的变形、结构分析，对齿轮产品工程分析起到重要意义。ANSYS软件是由美国ANSYS公司推出的一款软件，它可以与多种CAD软件进行接口来完成数据的处理和交换。在机械设计行业内，ANSYS软件提供了诸多仿真的解决方案，被广大的机械设计师所应用，全球的各大小企业都相信ANSYS为它们的工程仿真

118、软件投资带来最好的价值。随着现代化技术的突飞猛进，机械设计师门对一体化技术的应用日渐增加，使产品的可靠性增加。ANSYS Workbench就是在这种环境下出现的有限元分析软件。目前ANSYS公司的ANSYS Workbench所提供的CAD双向参数链接互动，项目数据自动更新机制，无缝集成的优化设计工具等新功能，使ANSYS在“仿真驱动产品设计”方面达到一种非常高的水平。

119、4.2 支架及主架的静力学特性分析　　1）支架静力学分析过程　　a）创建分析项目：　　启动ANSYS Workbench 14.5，进入主界面。　　双击主界面Toolbox工具箱中的Analysis System>Static

120、Structural选项，即可在项目管理区创建分析项目A，如图4-1.。　　图4-1 创建项目工程图　　Fig. 4-1 Create project diagrams　　b）定义材料数据　　双击项目A中的A2栏Engineerung

121、 Date项，进入如图4-2所示的材料参数设置界面，在该界面下即可进行材料参数设置。　　图4-2 材料数据定义界面　　Fig. 4-2 Materials data-definition interface　　根据实际需要，在Engineering Date Sources表中选择相应材料，然后添加。在分析中采用

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