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隨著我國(guó)森林資源的日趨枯竭，以育林間伐材為原料生產(chǎn)承重規(guī)格材，已經(jīng)成為林產(chǎn)工業(yè)急待解決的重大技術(shù)難題，小徑木剝皮機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。銑削式小徑木剝皮機(jī)的刀軸是連接削皮刀和轉(zhuǎn)軸的主要部件，對(duì)剝皮質(zhì)量和效率起決定性作用，而且刀軸的強(qiáng)度和壽命對(duì)于整臺(tái)機(jī)器的安全可靠性及加工性能都有重大影響，因此對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度分析是十分有必要的。
對(duì)其強(qiáng)度分析采用的軟件ANSYS，由最大的有限元分析軟件之一的ANSYS公司開發(fā)，它能與多種CAD軟件接口，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)實(shí)用工具之一。有限元分析的基本思想是將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化后再求解，它是快速解決工程分析計(jì)算的有效方法，應(yīng)用這種方法不需要進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬就可以預(yù)測(cè)出結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，知道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理安全，從而能夠降低產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)效率和可靠性。
ANSYS中Workbench模塊利用ANSYS的求解器進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度載荷分析，且載荷的加載簡(jiǎn)便易行，能夠同時(shí)在一個(gè)而上加載壓力、轉(zhuǎn)矩及各種約束等，靜強(qiáng)度分析簡(jiǎn)便，是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的必要手段。將所需數(shù)據(jù)輸入到ANSYS Workbench中進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，不僅能提高強(qiáng)度分析的準(zhǔn)確率，而且減少了大量的繁復(fù)計(jì)算。
圖所示為小徑木剝皮機(jī)刀軸裝配的結(jié)構(gòu)示意圖，此機(jī)器中共有3個(gè)這種機(jī)構(gòu)，擇其一分析。下方轉(zhuǎn)軸上的帶輪與刀軸左邊帶輪連接，刀軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀環(huán)、導(dǎo)向環(huán)及去節(jié)刀的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)剝皮。取其刀軸二維圖，運(yùn)用Solidworks軟件進(jìn)行刀軸的實(shí)體建模。為提高繪圖效率，不是采用傳統(tǒng)的拉伸再拉伸的方法而是采用草圖加旋轉(zhuǎn)的方法建模，效率倍增。質(zhì)鋼遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其屈服極限60MPa，彈性應(yīng)變最大數(shù)值6.7741e- 6，遠(yuǎn)大于最大總變形量1.3376e-7m，負(fù)荷消除后，軸可恢復(fù)原狀，安全可靠。因此，該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度和剛度要求，符合加工和使用的條件。
本研究利用ANSYS中Workbench模塊進(jìn)行小徑木剝皮機(jī)刀軸的強(qiáng)度分析，分析結(jié)果較為簡(jiǎn)潔明確，該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度和剛度要求，符合加工和使用條件。此結(jié)果可為今后機(jī)構(gòu)乃至機(jī)器的優(yōu)化提供理論依據(jù)。強(qiáng)度分析所用到的ANSYS Workbench軟件是應(yīng)用有限元分析高效的平臺(tái)，能夠大大縮減設(shè)計(jì)人員的產(chǎn)品開發(fā)周期。
專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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