Solidworks有限元實例——Inflate Bump打氣泵

2013-08-14  by:華東地區有限元培訓中心  來源:仿真在線

Solidworks有限元實例——Inflate Bump打氣泵

1 設計要求:

(1)打氣泵的最大工作壓力為1MPa。

(2)輸入轉速為1450rpm。

2 分析零件

件5曲柄零件和件8心軸零件是主要的傳遞動力的組件,因此,這里對這兩個零件進行靜強度校核、模態分析和疲勞壽命。

3 分析目的

(1)驗證件5曲柄零件在給定的載荷下靜強度是否滿足要求。

(2)驗證件8心軸零件在給定的載荷下靜強度是否滿足需求。

(3)計算件8心軸零件的模態。

(4)計算件8心軸零件的疲勞壽命。

4 分析結果

工作壓力為1MPa,計算得施加在件5曲柄零件上的力為314N;施加在件8心軸零件上的轉矩為2.36N·m。

1.曲柄零件

零件的材料選用灰鑄鐵,極限應力151.6MPa。按照書中尺寸進行建模,件5曲柄零件的體積為1.4cm³。

根據零件的工作情況,對該零件進行靜力分析,結果如圖1-37所示。模型的最大von Mises為17.4MPa,零件的安全系數約為8.7。零件安全。

2.心軸零件

1、靜力分析

零件的材料選用AISI 1020,屈服強度為351.6MPa。按照書中尺寸進行建模,件8心軸零件的體積為1.9cm³。

根據零件的工作情況,對該零件進行靜力分析,結果如圖1-38所示。模型的最大von Mises為190.9MPa,零件的安全系數約為1.8。零件安全。

5 零件改進

1.曲柄零件

按書中尺寸建立模型,在工作載荷下,模型的最大von Mises為17.4,安全系數為8.7,零件是安全的,零件的結構是比較合理的,這里不作改進。

2.心軸零件

心軸零件的靜力分析應力云圖顯示,零件上存在應力集中,可以改進零件的結構來減小應力集中,改進模型的體積為21.9cm³。

修改后,對模型進行靜力分析,零件的應力云圖如圖1-39所示,模型上最大von Mises為74.4MPa,安全系數提高至4.7。

6 心軸零件疲勞壽命和模態分析

1.模態分析

對改進后的模型進行模態分析,圖1-40的“列舉模式”對話框中列出了該零件的前5階共振頻率,第一階共振頻率遠大于其工作頻率,因此在工作過程中,不會出現共振情況,零件的模態分析是安全的。

2.疲勞壽命

周期載荷為峰值為314N,LR=-0.5,周期個數:1000000。對零件進行疲勞分析,得到零件的損壞云圖、生命總數云圖分別如圖1-41~圖1-43所示,零件是安全的。

7 小結

通過本節的分析結果,不對件5曲柄零件進行改進。對于件8心軸零件,對其結構進行了改進,雖然單個零件在體積上增加了2.9 cm³,但是安全系數由原來的1.8提高至4.7。

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