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隨著我國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，小徑木剝皮機應(yīng)運而生。銑削式小徑木剝皮機的刀軸是連接削皮刀和轉(zhuǎn)軸的主要部件，對剝皮質(zhì)量和效率起決定性作用，而且刀軸的強度和壽命對于整臺機器的安全可靠性及加工性能都有重大影響，因此對其進(jìn)行強度分析是十分有必要的。
對其強度分析采用的軟件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)計中的高級實用工具之一。有限元分析的基本思想是將復(fù)雜問題簡單化后再求解，它是快速解決工程分析計算的有效方法，應(yīng)用這種方法不需要進(jìn)行破壞性試驗，通過計算機模擬就可以預(yù)測出結(jié)構(gòu)強度，知道結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理安全，從而能夠降低產(chǎn)品的設(shè)計成本，提高設(shè)計效率和可靠性。
ANSYS中Workbench模塊利用ANSYS的求解器進(jìn)行結(jié)構(gòu)強度載荷分析，且載荷的加載簡便易行，能夠同時在一個而上加載壓力、轉(zhuǎn)矩及各種約束等，靜強度分析簡便，是現(xiàn)代機械設(shè)計的必要手段。將所需數(shù)據(jù)輸入到ANSYS Workbench中進(jìn)行結(jié)構(gòu)強度計算，不僅能提高強度分析的準(zhǔn)確率，而且減少了大量的繁復(fù)計算。
圖所示為小徑木剝皮機刀軸裝配的結(jié)構(gòu)示意圖，此機器中共有3個這種機構(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)帶動刀環(huán)、導(dǎo)向環(huán)及去節(jié)刀的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實現(xiàn)剝皮。取其刀軸二維圖，運用Solidworks軟件進(jìn)行刀軸的實體建模。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)計滿足強度和剛度要求，符合加工和使用的條件。
本研究利用ANSYS中Workbench模塊進(jìn)行小徑木剝皮機刀軸的強度分析，分析結(jié)果較為簡潔明確，該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足強度和剛度要求，符合加工和使用條件。此結(jié)果可為今后機構(gòu)乃至機器的優(yōu)化提供理論依據(jù)。強度分析所用到的ANSYS Workbench軟件是應(yīng)用有限元分析高效的平臺，能夠大大縮減設(shè)計人員的產(chǎn)品開發(fā)周期。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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