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針對剪切機(jī)機(jī)架的各部分應(yīng)力變形未知的現(xiàn)實，采用計算機(jī)輔助工程(CAE)軟件ANSYS對機(jī)架進(jìn)行了三維應(yīng)力有限元分析，找出了其薄弱環(huán)節(jié)，并用實驗方法對分析結(jié)果進(jìn)行了驗證。
圖為機(jī)架整體圖，為了精確揭示機(jī)架的應(yīng)力、變形情況，在建模時，考慮到機(jī)架的結(jié)構(gòu)具有對稱性，雖然結(jié)構(gòu)的受力不完全對稱，但在傳動側(cè)的右半片機(jī)架的受力大些，所以在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析時，只分析受力比較危險的右半片機(jī)架。因為結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以采用20節(jié)點的三維實體單元SOLID95進(jìn)行剖分，模型共劃分14407個單元、23649個節(jié)點，如圖。機(jī)架的材質(zhì)為HT15-33，其彈性模量為120000MPa，泊松比為0.25。
如圖所示，機(jī)架受力為：曲軸傳給機(jī)架的力(P1x、P1y)、螺栓對機(jī)架突出部分的壓力(P2)和剪切力通過下刃臺傳給機(jī)架底座的壓力(P3)。其中，曲軸對機(jī)架的作用力按均布載荷施加；螺母對機(jī)架的壓力和剪切力通過下刃臺傳遞給機(jī)架底座的壓力都是按均布載荷施加。
由于機(jī)架底座是用螺栓固定在地基上，不產(chǎn)生移動和轉(zhuǎn)動，所以底座按全約束處理；機(jī)架沿z軸方向左右對稱，所以對稱斷面的z方向的位移被約束。
以剪切材質(zhì)為SS400的被剪切件為例進(jìn)行機(jī)架的三維有限元計算和分析，最大剪切力的數(shù)值按94189.5N輸入(由實測得出)，而經(jīng)過曲柄連桿系統(tǒng)及曲軸折算出的P1x、P1y、P2、P3的值如下：
機(jī)架的第一主應(yīng)力基本上都為拉應(yīng)力，即e1>0，只有在機(jī)架底座上幾處出現(xiàn)第一主應(yīng)力為負(fù)(e1<0)的地方，即為壓應(yīng)力，但其值非常小，最大值為6.093MPa，如圖，第一主應(yīng)力的具體分布規(guī)律如下：
(1)立柱上第一主應(yīng)力分布規(guī)律 立柱右側(cè)第一主應(yīng)力沿y軸正方向逐漸減小，機(jī)架與凸臺連接處附近，第一主應(yīng)力又有所增加，但最大的第一主應(yīng)力出現(xiàn)在立柱與底座的相交處，其值為63.326MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大壓應(yīng)力的值6.093MPa，對于鑄鐵這樣的材質(zhì)是非常不利的；沿立柱的左側(cè)第一主應(yīng)力的值基本上不變，只是在立柱與底座的相交處出現(xiàn)了壓應(yīng)力。
(2)頂蓋上的第一主應(yīng)力分布規(guī)律 頂蓋上受力既有拉應(yīng)力，也有壓應(yīng)力，但其數(shù)值都是比較小的，處于相對安全情況。
(3)底座上的第一主應(yīng)力分布規(guī)律 底座上的受力既有拉應(yīng)力，也有壓應(yīng)力，而且在與立柱相交處的應(yīng)力值較大，該處比較危險，但其值仍小于立柱上最大受力處的值。
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