基于Pro/E Mechanica的翻堆機(jī)葉片有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)

郝 強(qiáng)，王 超

(遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 丹東 118009)

0 引言

移動(dòng)式滾筒翻堆機(jī)，由旋轉(zhuǎn)耙堆裝置、輸送裝置、電機(jī)帶傳動(dòng)系統(tǒng)裝置組成［1，2］。該機(jī)的工作過程是通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成對(duì)翻堆機(jī)進(jìn)行操作控制。電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)耙堆軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)［3］，來模擬人工用釘耙由上而下的對(duì)物料堆進(jìn)行耙堆操作。

翻堆滾筒與葉片采用螺栓連接的方式連接，經(jīng)分析得知葉片受到最大的阻力是運(yùn)動(dòng)到水平位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到料堆向下的阻力［4］。本文只研究葉片零件在這一阻力作用下零件的受力特性，以確定葉片零件的結(jié)構(gòu)尺寸，材料為不銹鋼。

絕大部分有限元分析軟件的幾何建模功能比較弱［5］，這些有限元軟件通常通過 IGES格式或者STEP格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而這樣做最大的弊端在于容易造成數(shù)據(jù)的丟失，因此常常需要花費(fèi)大量的時(shí)間與精力進(jìn)行幾何模型的修補(bǔ)工作。使用Pro/E Mechanica恰好可以克服這一點(diǎn)，該軟件可以直接利用Pro/E的幾何模型進(jìn)行有限元分析［6］，降低了對(duì)網(wǎng)格劃分質(zhì)量的要求和限制，系統(tǒng)可以自動(dòng)收斂求解［7，8］。

1 葉片的有限元分析

1.1 模型基礎(chǔ)定義

在前期繪制的Pro/E的零件圖中進(jìn)入機(jī)械模擬應(yīng)用(mechanica)模式中，進(jìn)入有限元分析模塊后定義模型的材料屬性，Pro/E里面默認(rèn)的不銹鋼材料為SS(stainless steel)，其力學(xué)屬性為，密度:7.74×103kg/m3，泊松比:0.3，楊氏模量:193.053 GPa。

1.2 定義模型的約束條件

由于葉片與滾筒使用的螺栓連接，所以葉片零件分析時(shí)定義靠在筒壁上面為固定約束。葉片受到的最大阻力為葉片運(yùn)動(dòng)到水平位置時(shí)受到的料堆阻力為9×104N/m2。……