基于COSMOSWORKS悬臂主轴的力学性能分析研究
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第 ２ ８卷 第 ９期 ２ ０ １ ３年 ９月
宿
９ Ｉ ｌ ｌ Ｉ学
院
学
报
ＶＯＩ ． ２ ８， ＮＯ ． ９
Ｊｏ ｕ ｒ ｎａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｕｚ ｈｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｓｅ ｐ ．２ ０ １ ３
ｄ ｏ ｉ ： １ Ｏ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ —２ ０ ０ ６ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ９ ． ０ １ ９
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ —２ ０ ０ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ －０ ０ ７ １ －０ ３
悬 臂 主轴 是 掘进 机 的 工作 机 构 ， 在 以往 的设 计 过程中， 如何 校核 轴 的弯扭合 成强 度和 疲劳 强度 ， 都
力 一弯 矩 图和扭 矩 图 ， 再代 入强 度公式 判 断 ， 直 观性
较差 。而有 限元 分析 可 以直观 地看 到轴 的应力 分 布
情况。
Ａ
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１
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高 累
Ｉ ｌ ３ ． ｝ 誓
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厂 Ｌ 一 ∞ 墨 日 岛 蛊
Ｆ ＾ 兀 ， 表 示 垂直 面 的支撑 反力 ，
扭矩 图 ， 具体见图 ２ 。
表示 轴 向的支 撑 反
Ｆ ｔ Ｉ
力 。将受 力零 件上 的 载荷转 化到 轴上 ， 作 出弯矩 图、 （ ２ ） 校核 轴 的强 度 ： 通 过 弯 矩 和扭 矩 图 比较 ， 弯
矩、 扭 矩 大而 轴 径 可能 不 足 的截 面 也 就是 某 些 危 险 截面， 按 照第 三强 度理 论 ， 认 为 最大切 应力 是 引起 屈 服 的 主要 因素 ， 代 入 经验公 式进 行校 核 。
。
７１
１ 轴 的 强 度分 析
某 型 号掘 进 机 悬 臂 主轴 既 承 受 扭 矩 又 承 受 弯 矩， 是 转轴 ， 其尺 寸 图如 图 １ 。 在强 度校核 时 ， 按 照弯 扭合 成强 度条件 对轴 进行强 度校 核计算 。 轴 的强度校 核计算 ：
要 经过 传统 的经验 公式计 算 出具体 数据 和绘 制成 剪
＼
＿— —
２ ５ ｏ ．
１ ２ ０ ３ ｌ ０
２ ６ ６
３ ９ ｎ ± １
Ｃ Ｓ ３ ０ ）
２ ７ ０ ＿ ０ ５
ｌ ｌ 铷
图 １ 轴
（ １ ） 作 出轴 的计 算简 图 （ 即力学模 型 ） ： 计算 简 图
如 图 ２中 ａ ） 所示， 其 中 Ｈ 表示 水平 面 的支撑 反力 ，
基于 Ｃ Ｏ Ｓ ＭＯ Ｓ ＷＯ Ｒ ＫＳ悬臂 主 轴 的 力学 性 能分 析 研 究
韩 士 萍
六安职 业技 术 学院机 电 工程 系， 安徽 六安 ， ２ ３ ７ １ ５ ８
摘 要： 采用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗｏ ｒ ｋ ｓ Ｃ ｏ ｓ ｍｏ ｓ ｗｏ ｒ ｋ ｓ 有 限元 方 法 ， 对 掘 进 机 悬 臂 主 轴 进 行 静 态分 析 、 校 核 强 度 并 进 行 疲 劳 寿 命 分析 。
与 传统的零件强度校核 方法比较 ， 有 限元 方 法 更 准 确 、 更 符合 实际， 得 到 的分 析 结 果 可 以为 产 品 的 设 计 、 改进 提 供
参 考， 也 可 以为 掘 进 机 的动 态 能 分 析 打 下 基 础 。
关键词 ： 掘进机 ； 悬臂主轴 ； 强度 ； 疲 劳 寿命
按 照公 式对 轴进 行粗 校核 ：
＝
ｂ 】 — ——— ＿ １ ＿ — ———
—一
日
—— 可——— ｒ—一
√ 。 ＋ ４ （ ）
图２ 轴 的 计 算 简 图
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ． ０ ６ — ０ ４
作者简介 ： 韩士萍（ １ ９ ７ ４ 一 ） ， 女・ 安徽六安人 ， 硕 士， 副教授 ， 主要 研 究 方 向 ： 机 械 制 造 及 其 自动 化
宿
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院
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报
ＶＯＩ ． ２ ８， ＮＯ ． ９
Ｊｏ ｕ ｒ ｎａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｕｚ ｈｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｓｅ ｐ ．２ ０ １ ３
ｄ ｏ ｉ ： １ Ｏ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ —２ ０ ０ ６ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ９ ． ０ １ ９
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ —２ ０ ０ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ －０ ０ ７ １ －０ ３
悬 臂 主轴 是 掘进 机 的 工作 机 构 ， 在 以往 的设 计 过程中， 如何 校核 轴 的弯扭合 成强 度和 疲劳 强度 ， 都
力 一弯 矩 图和扭 矩 图 ， 再代 入强 度公式 判 断 ， 直 观性
较差 。而有 限元 分析 可 以直观 地看 到轴 的应力 分 布
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Ｆ ＾ 兀 ， 表 示 垂直 面 的支撑 反力 ，
扭矩 图 ， 具体见图 ２ 。
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力 。将受 力零 件上 的 载荷转 化到 轴上 ， 作 出弯矩 图、 （ ２ ） 校核 轴 的强 度 ： 通 过 弯 矩 和扭 矩 图 比较 ， 弯
矩、 扭 矩 大而 轴 径 可能 不 足 的截 面 也 就是 某 些 危 险 截面， 按 照第 三强 度理 论 ， 认 为 最大切 应力 是 引起 屈 服 的 主要 因素 ， 代 入 经验公 式进 行校 核 。
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７１
１ 轴 的 强 度分 析
某 型 号掘 进 机 悬 臂 主轴 既 承 受 扭 矩 又 承 受 弯 矩， 是 转轴 ， 其尺 寸 图如 图 １ 。 在强 度校核 时 ， 按 照弯 扭合 成强 度条件 对轴 进行强 度校 核计算 。 轴 的强度校 核计算 ：
要 经过 传统 的经验 公式计 算 出具体 数据 和绘 制成 剪
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１ ２ ０ ３ ｌ ０
２ ６ ６
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图 １ 轴
（ １ ） 作 出轴 的计 算简 图 （ 即力学模 型 ） ： 计算 简 图
如 图 ２中 ａ ） 所示， 其 中 Ｈ 表示 水平 面 的支撑 反力 ，
基于 Ｃ Ｏ Ｓ ＭＯ Ｓ ＷＯ Ｒ ＫＳ悬臂 主 轴 的 力学 性 能分 析 研 究
韩 士 萍
六安职 业技 术 学院机 电 工程 系， 安徽 六安 ， ２ ３ ７ １ ５ ８
摘 要： 采用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗｏ ｒ ｋ ｓ Ｃ ｏ ｓ ｍｏ ｓ ｗｏ ｒ ｋ ｓ 有 限元 方 法 ， 对 掘 进 机 悬 臂 主 轴 进 行 静 态分 析 、 校 核 强 度 并 进 行 疲 劳 寿 命 分析 。
与 传统的零件强度校核 方法比较 ， 有 限元 方 法 更 准 确 、 更 符合 实际， 得 到 的分 析 结 果 可 以为 产 品 的 设 计 、 改进 提 供
参 考， 也 可 以为 掘 进 机 的动 态 能 分 析 打 下 基 础 。
关键词 ： 掘进机 ； 悬臂主轴 ； 强度 ； 疲 劳 寿命
按 照公 式对 轴进 行粗 校核 ：
＝
ｂ 】 — ——— ＿ １ ＿ — ———
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图２ 轴 的 计 算 简 图
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ． ０ ６ — ０ ４
作者简介 ： 韩士萍（ １ ９ ７ ４ 一 ） ， 女・ 安徽六安人 ， 硕 士， 副教授 ， 主要 研 究 方 向 ： 机 械 制 造 及 其 自动 化