Solidworks仿真分析教程——Air Compressor空氣壓縮機

2013-08-14  by:三維設(shè)計培訓(xùn)中心  來源:仿真在線

Solidworks仿真分析教程——Air Compressor空氣壓縮機

1 設(shè)計要求:

空氣壓縮機的額定功率為2Kw,輸入轉(zhuǎn)速為1450r/min。

2 分析零件

件3曲軸零件和件4連桿零件是主要的傳動機構(gòu),這里分析這兩個零件,包括靜力強度、模態(tài)和疲勞強度。

3 分析目的

1、驗證零件在給定的載荷下靜強度是否滿足要求;

2、求解模型在給定工作載荷下的疲勞壽命。

(1)驗證件3曲柄零件在給定的載荷下靜強度是否滿足要求。

(2)驗證件4連桿零件在給定的載荷下靜強度是否滿足要求。

(3)計算件3曲柄零件的模態(tài),在工作過程中避開共振頻率。

4 分析結(jié)果

計算得輸入轉(zhuǎn)矩為:16.5N·m,換算至曲軸和連桿上,相當(dāng)于作用一571N的力,這里以600N來計算。

1.靜力分析

(1)曲柄零件

按書中尺寸建立模型,零件體積為130.4cm³。材料選用普通碳鋼,屈服應(yīng)力220.6MPa。

根據(jù)零件的工作情況,對該零件進(jìn)行靜力分析,結(jié)果如圖1-23所示。模型的最大von Mises為23.2MPa,零件的安全系數(shù)約為9.5。零件安全。

(2)連桿零件

按書中尺寸建立模型,零件體積為29cm³。材料選用普通碳鋼,屈服應(yīng)力151.6MPa。

根據(jù)零件的工作情況,對該零件進(jìn)行靜力分析,結(jié)果如圖1-23所示。模型的最大von Mises為7.3MPa,零件的安全系數(shù)約為20.8。零件安全。

2.模態(tài)分析

圖1-25的“列舉模式”對話框中列出了“曲柄”零件的模態(tài)。“模式號1”為其未約束的自由度的模態(tài),在工作中沒有意義。第二階的模態(tài)的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輸入轉(zhuǎn)速的頻率,因此在啟動及工作過程中,該零件不會發(fā)生共振情況。模態(tài)驗證符合設(shè)計要求。

5 零件改進(jìn)

(1)曲柄零件

由圖1-23的應(yīng)力云圖可以看出,零件上的最大應(yīng)力為23.3MPa,零件上應(yīng)力小的部分比較多,同時考慮零件的結(jié)構(gòu),如質(zhì)量平衡、鉆螺孔紋等,可以對一些應(yīng)力較小的部位減小厚度,從而減輕零件的質(zhì)量。改進(jìn)后兩個零件的體積為88.8cm³。

對改進(jìn)后的模型運行靜力分析,結(jié)果如圖1-26所示:最大von Mises為42.9MPa,安全系數(shù)約5.1,零件是安全的。

(2)連桿零件

由圖1-24的應(yīng)力云圖可以看出,零件上的最大應(yīng)力為7.3MPa,零件上應(yīng)力小的部分比較多,同時考慮零件的結(jié)構(gòu),如質(zhì)量平衡、鉆螺孔紋等,可以對一些應(yīng)力較小的部位減小厚度,從而減輕零件的質(zhì)量。改進(jìn)后兩個零件的體積為25.3cm³。

對改進(jìn)后的模型運行靜力分析,結(jié)果如圖1-27所示:最大von Mises為8.8MPa,安全系數(shù)約17.2,零件是安全的。

6 成本節(jié)約

曲柄零件的體積減小了41.6,重量減輕了324.5g,如果生產(chǎn)10000件,那么總共可節(jié)省材料3245kg;連桿零件的體積減小了3.7,重量減輕了26.6g,如果生產(chǎn)10000件,那么總共可節(jié)省材料266kg。以當(dāng)前市場的普通碳鋼價格12000元/噸和灰鑄鐵的價格8000元/噸,總共可節(jié)約成本41068元。

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