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2013-08-14 by:三維設(shè)計(jì)培訓(xùn)中心 來源:仿真在線
Solidworks仿真分析教程——Air Compressor空氣壓縮機(jī)
1 設(shè)計(jì)要求:
空氣壓縮機(jī)的額定功率為2Kw,輸入轉(zhuǎn)速為1450r/min。
2 分析零件
件3曲軸零件和件4連桿零件是主要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),這里分析這兩個(gè)零件,包括靜力強(qiáng)度、模態(tài)和疲勞強(qiáng)度。
3 分析目的
1、驗(yàn)證零件在給定的載荷下靜強(qiáng)度是否滿足要求;
2、求解模型在給定工作載荷下的疲勞壽命。
(1)驗(yàn)證件3曲柄零件在給定的載荷下靜強(qiáng)度是否滿足要求。
(2)驗(yàn)證件4連桿零件在給定的載荷下靜強(qiáng)度是否滿足要求。
(3)計(jì)算件3曲柄零件的模態(tài),在工作過程中避開共振頻率。
4 分析結(jié)果
計(jì)算得輸入轉(zhuǎn)矩為:16.5N·m,換算至曲軸和連桿上,相當(dāng)于作用一571N的力,這里以600N來計(jì)算。
1.靜力分析
(1)曲柄零件
按書中尺寸建立模型,零件體積為130.4cm3。材料選用普通碳鋼,屈服應(yīng)力220.6MPa。
根據(jù)零件的工作情況,對(duì)該零件進(jìn)行靜力分析,結(jié)果如圖1-23所示。模型的最大von Mises為23.2MPa,零件的安全系數(shù)約為9.5。零件安全。
(2)連桿零件
按書中尺寸建立模型,零件體積為29cm3。材料選用普通碳鋼,屈服應(yīng)力151.6MPa。
根據(jù)零件的工作情況,對(duì)該零件進(jìn)行靜力分析,結(jié)果如圖1-23所示。模型的最大von Mises為7.3MPa,零件的安全系數(shù)約為20.8。零件安全。
2.模態(tài)分析
圖1-25的“列舉模式”對(duì)話框中列出了“曲柄”零件的模態(tài)。“模式號(hào)1”為其未約束的自由度的模態(tài),在工作中沒有意義。第二階的模態(tài)的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸入轉(zhuǎn)速的頻率,因此在啟動(dòng)及工作過程中,該零件不會(huì)發(fā)生共振情況。模態(tài)驗(yàn)證符合設(shè)計(jì)要求。
5 零件改進(jìn)
(1)曲柄零件
由圖1-23的應(yīng)力云圖可以看出,零件上的最大應(yīng)力為23.3MPa,零件上應(yīng)力小的部分比較多,同時(shí)考慮零件的結(jié)構(gòu),如質(zhì)量平衡、鉆螺孔紋等,可以對(duì)一些應(yīng)力較小的部位減小厚度,從而減輕零件的質(zhì)量。改進(jìn)后兩個(gè)零件的體積為88.8cm3。
對(duì)改進(jìn)后的模型運(yùn)行靜力分析,結(jié)果如圖1-26所示:最大von Mises為42.9MPa,安全系數(shù)約5.1,零件是安全的。
(2)連桿零件
由圖1-24的應(yīng)力云圖可以看出,零件上的最大應(yīng)力為7.3MPa,零件上應(yīng)力小的部分比較多,同時(shí)考慮零件的結(jié)構(gòu),如質(zhì)量平衡、鉆螺孔紋等,可以對(duì)一些應(yīng)力較小的部位減小厚度,從而減輕零件的質(zhì)量。改進(jìn)后兩個(gè)零件的體積為25.3cm3。
對(duì)改進(jìn)后的模型運(yùn)行靜力分析,結(jié)果如圖1-27所示:最大von Mises為8.8MPa,安全系數(shù)約17.2,零件是安全的。
6 成本節(jié)約
曲柄零件的體積減小了41.6,重量減輕了324.5g,如果生產(chǎn)10000件,那么總共可節(jié)省材料3245kg;連桿零件的體積減小了3.7,重量減輕了26.6g,如果生產(chǎn)10000件,那么總共可節(jié)省材料266kg。以當(dāng)前市場(chǎng)的普通碳鋼價(jià)格12000元/噸和灰鑄鐵的價(jià)格8000元/噸,總共可節(jié)約成本41068元。
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