双面研磨机传动轴有限元分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇双面研磨机传动轴有限元分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

[摘 要]利用UG软件建立双面研磨机传动轴的三维CAD模型，并将该模型导入有限元分析软件ANASYS中进行有限元分析，从而优化设计双面研磨机的传动轴。优化最终结果表明传动轴最大应力减小了25.7Mpa，位移最大变形为0.033mm。优化设计的结果能够为此类双面研磨机的改进提供相对应的帮助，具有一定的工程参考价值。

[关键词]传动轴；ANASYS；优化设计

中图分类号：TE657 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0014-01

1 前言

目前双面研磨机传动轴的好坏直接影响机器稳定性和精度，本文主要对双面研磨机多级齿轮传动系统中的传动轴进行优化设计[1]。在双面研磨机中传动轴的疲劳损坏将直接导致机器的振动破坏，从而影响机器运行的稳定性，乃至传动系统的瘫痪[2]。在实际设备使用和维护中发现，传动轴在使用不到一年的时间里就出现崩断现象常有发生，从而直接导致机器的瘫痪，且传动轴被安装在设备的中心部位，进行拆分和安装是相当困难的，故增加传动轴的使用寿命是很有研究意义的[3-4]。

2 传动轴的三维造型

双面研磨机传动齿轮系统传动轴的装配结构图如图1所示，传动轴上端安装有两个齿轮和一个链轮，两齿轮安装在轴肩的上端，中间用套筒连接支撑，传动轴立在平面轴承上，且传动轴低端面与平面轴承的上半部分通过螺钉固定在一起，传动轴的低端安装有两个滚动轴承，滚动轴承和链轮之间通过套筒竖直支撑，传动轴与安装低端的滚动轴承和平面轴承一起被固定在轴承座上，限制了传动轴的上下和左右跳动。通过图1传动轴装配结构图绘制出传动轴的三维造型，本文通过UG三维软件建立传动轴的三维模型图如图2所示[5]：

3 传动轴有限元优化分析

从图3（a/b/c/d）可知：传动轴的位移分布，X方向最大位移为0.26mm，处于轴顶端键槽口；Y方向最大位移为0.11mm，也是处于轴顶端键槽口；Z方向最大位移为0.03mm，于轴端面；总位移最大值为0.281mm，处于键槽口处。可以看出传动轴在上端没有任何固定防护措施的情况下，受到下面切向力和径向力的共同作用，使传动轴受到较大位移变形，长期处于这种工况下，传动轴的疲劳寿命值将大大减小，很可能出现传动轴崩断的现象，这种现象在实际设备的使用中也得到证实，设备使用不到一年就出现了传动轴的崩断现象。所以为了防止传动轴变形位移过大，必须对传动轴上端进行有效的优化设计。

4 结论

对传动轴参数化优化设计，得出最优的键槽的长和深，并比较传动轴优化前后的应力、位移和质量的变化。从对比结果可知，最大应力减小了25.7Mpa，得到明显的优化，而位移却反而有所增加了0.034mm，此结果并不理想，为此进行结构优化，在轴连接的齿轮上部设置内凹结构，原先在外部固定的轴改为内嵌在齿轮内部，降低轴的左右摆动，对传动轴进行静力学分析，对比优化前后的结果可知，位移降到了0.033mm得到了明显优化，完全符合了设计要求，最大位移出现在键槽内侧，并且最大值远小于初始值，应力分布也得到了一定的优化。通过两次的优化设计，使双面研磨机的传动轴满足了设计和工作要求。

参考文献

[1] 李长河，李晶尧，韩振鲁.精密超精密游离磨料加工技术.青岛理工大学，2012.

[2] 詹承先.全自动研磨机的研究和设计.厦门大学，2008.

[3] 李俊烨.双面数控高速研磨机计算机控制系统的研制.长春理工大学， 2007.

[4] 穆雪健，路玮琳，孔艳.2MM8470型精密双面研磨机的研制.精密制造与自动化，2008（04）.

[5] 白立刚，周海，王鹏，章超.基于UG的蓝宝石衬底基片双面研磨轨迹研究.机械设计与制，2012（02）.