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對飛剪機進行受力分析與參數(shù)計算，求出影響飛剪機的各種外力因素。由飛剪機Ⅰ軸、Ⅱ軸的力平衡方程，求出飛剪下箱體四個軸承座的支反力f1、f2、f3、f4。
編出飛剪機曲柄四連桿機構的運動分析、有限元分析的FORTRAN程序。飛剪剪切機構為上、下對稱的曲柄連桿機構組成。由于這種對稱關系，這里只對下剪股進行分析。對圖中的飛剪曲柄四連桿機構，求出各連桿質(zhì)心及飛剪剪刃在剪切一周的運動軌跡、角速度、角加速度隨曲柄轉(zhuǎn)角變化的曲線，求出各鉸接點支反力隨曲柄轉(zhuǎn)角變化的曲線，如圖所示。計算框圖見圖。以上求出的支反力f1、f2、f3、f4即為飛剪剪座計算時的已知外力。本研究用桿組分析法，其特點是采用模塊結(jié)構，把各個模塊分別編子程序，這樣計算和編程都比較簡單，便于靈活調(diào)用。
箱體結(jié)構采用8節(jié)點三維塊體單元，下箱與上箱連接螺栓采用彈簧邊界元來模擬。邊界彈簧用來給構造的連接螺栓方向提供剛性約束，就可以求出除去上箱體和螺栓變形之外，下箱體本身的變形，并能求出每一個不同位置螺栓不同的受力情況。
1).將箱體整體結(jié)構劃分為40個模塊，分別用離散化的網(wǎng)格代替連續(xù)實體結(jié)構。根據(jù)飛剪箱座的實際裝配情況和載荷作用情況，建立了飛剪箱座的有限元分析模型。因箱座安裝時，是通過螺栓將箱座與混凝土上預埋鋼板連接起來，因此在箱體的底面螺栓連接處加上固定鉸支。
2).把箱體分為40個不同形狀的模塊，給出每個塊體所受的外力及邊界約束條件，分別對其進行譯碼，然后在View(前處理)系統(tǒng)進行觀察，經(jīng)修改確認無誤后，用Combast模塊把所有塊體粘接到一起，形成飛剪箱座的三維實體模型。整個結(jié)構共分為40組，1745個8節(jié)點三維塊體單元，20個邊界彈簧單元，4225個節(jié)點。模型網(wǎng)格光源明暗顯示圖如圖所示。
3).在經(jīng)過觀察確認無誤后，開始進行運算，運算總時間為138.008min。箱體最大應力發(fā)生在3#軸承座上，其值為emax=167.78MPa。機架許用應力按40MPa～50MPa計算，有許多單元已超過安全許用應力，超過安全許用應力的單元顯示如圖所示。
圖也顯示出機架的變形情況，為了便于觀察，這里變形已經(jīng)采用了放大，最大變形處為箱體3#軸承座平口處，最大變形量為0.2027mm，若設中箱平口處的變形與下箱相等，則上下平口處總的變形量為0.4054mm。因為所有連接螺栓設為邊界彈簧元，因此在應力輸出文件里輸出了每個螺栓的支反力，這樣，就可以求出不同螺栓所受的不同的拉(壓)應力，其中螺栓所受的最大拉應力為220.58MPa，已接近屈服極限es=240MPa。因此，可以說箱體比較單薄，應力偏高，因此產(chǎn)生了整體變形，加上連接螺栓變形，產(chǎn)生了彈性伸長，使箱體螺栓把不緊，平口長期嚴重漏油。而3#軸承座附近存在著應力集中，是導致剪頭軸承經(jīng)常損壞，甚至箱體產(chǎn)生開裂的直接原因。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結(jié)構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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