一 引言

    由于公司最近要求我們礦山室開發(fā)國(guó)產(chǎn)395B大型電鏟，介于我們并沒有完整的395B電鏟的資料，設(shè)計(jì)工作只能一步一步向前摸索，但讓人感到欣慰的是公司原老一輩設(shè)計(jì)工作者在引進(jìn)加改造的路上成功開發(fā)了195B系列的電鏟,目前,195B電鏟在全國(guó)各地的礦區(qū)都有應(yīng)用.如:鞍鋼鐵礦,準(zhǔn)格爾煤礦,攀枝花鐵礦等等。

    通過相關(guān)資料，我們得知，電鏟395B，195B在提升機(jī)構(gòu)中的一軸結(jié)構(gòu)是相似的,區(qū)別主要在于傳遞的功率大小不一致,所以,筆者在本篇文章中將花鍵受力理論計(jì)算結(jié)果與solidworks分析結(jié)果做一個(gè)比較,掌握并證明simulation的實(shí)際應(yīng)用能力各花鍵有限元分析的正確方法。為后續(xù)的花鍵軸設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

二 花鍵的選型與計(jì)算

    由于此計(jì)算只為后續(xù)設(shè)計(jì)做理論依據(jù)，所以在選擇花鍵尺寸上不做過多的說明。

    根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇矩形花鍵聯(lián)接，花鍵代號(hào)為：  ,假設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的功率為P=7KW，轉(zhuǎn)速n=200r/min,得出軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 花鍵傳遞轉(zhuǎn)矩 時(shí)，產(chǎn)生的失效主要是工作面被壓潰和工作面過度磨損，因此，通常按工作面上所受的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度分析。

    花鍵工作面強(qiáng)度計(jì)算工式為： ，其中T=334Nm,Z=6(花鍵的齒數(shù))，h=3.7(花健齒側(cè)面的工作高度)L=80（花鍵工作面長(zhǎng)度），dm=60.5（花鍵的平均直徑）通過計(jì)算，求得在此力作用下,花鍵產(chǎn)生的最大擠壓應(yīng)力為7.77MPa.

三  在solidworks中花鍵的受力分析

    首先根據(jù)本文第二節(jié)中所選的花鍵尺寸繪制出花鍵的三維圖形如下,

    由于花鍵工作時(shí)受力的為整個(gè)工作面,理論計(jì)算中是將力加載于平均直徑dm上，而在solidworks中，我們根據(jù)實(shí)際工況，將力均勻的加載于整個(gè)工作面上，更符合實(shí)際。

    下面在solidworks中建立一個(gè)靜態(tài)算例，添加材料為45號(hào)鋼，花鍵軸內(nèi)孔添加約束為固定約束。選取一工作面做為受力面，加載的力F=2T/Zdm=1840N.其有限元模型如下圖所示：

    如圖所示，在1840力的作用下，simulation中分析得出的最大壓應(yīng)力為7.87MPa,理論計(jì)算的數(shù)據(jù)為7.77MPa,兩者這間相差(7.8-7.7)/7.87x100%=1.3%,所以,在對(duì)花鍵應(yīng)用有限元分析時(shí),這種方法是切實(shí)可行的,為以后花鍵的分析墊定基礎(chǔ)。

四  總結(jié)

    Solidwroks中自帶的simulation分析模塊是一種相當(dāng)不錯(cuò)的有限元分析軟件，但我們作為使用者，要將它與實(shí)際情況結(jié)合，正確的定義力與約束，才能得到正確的數(shù)據(jù)，真正提要設(shè)計(jì)效率。