Solidworks有限元實(shí)例——Inflate Bump打氣泵

2013-08-14  by:華東地區(qū)有限元培訓(xùn)中心  來源:仿真在線

Solidworks有限元實(shí)例——Inflate Bump打氣泵

1 設(shè)計(jì)要求:

(1)打氣泵的最大工作壓力為1MPa。

(2)輸入轉(zhuǎn)速為1450rpm。

2 分析零件

件5曲柄零件和件8心軸零件是主要的傳遞動(dòng)力的組件,因此,這里對(duì)這兩個(gè)零件進(jìn)行靜強(qiáng)度校核、模態(tài)分析和疲勞壽命。

3 分析目的

(1)驗(yàn)證件5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8心軸零件在給定的載荷下靜強(qiáng)度是否滿足需求。

(3)計(jì)算件8心軸零件的模態(tài)。

(4)計(jì)算件8心軸零件的疲勞壽命。

4 分析結(jié)果

工作壓力為1MPa,計(jì)算得施加在件5曲柄零件上的力為314N;施加在件8心軸零件上的轉(zhuǎn)矩為2.36N·m。

1.曲柄零件

零件的材料選用灰鑄鐵,極限應(yīng)力151.6MPa。按照書中尺寸進(jìn)行建模,件5曲柄零件的體積為1.4cm³。

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1-37所示。模型的最大von Mises為17.4MPa,零件的安全系數(shù)約為8.7。零件安全。

2.心軸零件

1、靜力分析

零件的材料選用AISI 1020,屈服強(qiáng)度為351.6MPa。按照書中尺寸進(jìn)行建模,件8心軸零件的體積為1.9cm³。

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1-38所示。模型的最大von Mises為190.9MPa,零件的安全系數(shù)約為1.8。零件安全。

5 零件改進(jìn)

1.曲柄零件

按書中尺寸建立模型,在工作載荷下,模型的最大von Mises為17.4,安全系數(shù)為8.7,零件是安全的,零件的結(jié)構(gòu)是比較合理的,這里不作改進(jìn)。

2.心軸零件

心軸零件的靜力分析應(yīng)力云圖顯示,零件上存在應(yīng)力集中,可以改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)來減小應(yīng)力集中,改進(jìn)模型的體積為21.9cm³。

修改后,對(duì)模型進(jìn)行靜力分析,零件的應(yīng)力云圖如圖1-39所示,模型上最大von Mises為74.4MPa,安全系數(shù)提高至4.7。

6 心軸零件疲勞壽命和模態(tài)分析

1.模態(tài)分析

對(duì)改進(jìn)后的模型進(jìn)行模態(tài)分析,圖1-40的“列舉模式”對(duì)話框中列出了該零件的前5階共振頻率,第一階共振頻率遠(yuǎn)大于其工作頻率,因此在工作過程中,不會(huì)出現(xiàn)共振情況,零件的模態(tài)分析是安全的。

2.疲勞壽命

周期載荷為峰值為314N,LR=-0.5,周期個(gè)數(shù):1000000。對(duì)零件進(jìn)行疲勞分析,得到零件的損壞云圖、生命總數(shù)云圖分別如圖1-41~圖1-43所示,零件是安全的。

7 小結(jié)

通過本節(jié)的分析結(jié)果,不對(duì)件5曲柄零件進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)于件8心軸零件,對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),雖然單個(gè)零件在體積上增加了2.9 cm³,但是安全系數(shù)由原來的1.8提高至4.7。

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