3 橫梁結(jié)構(gòu)改進(jìn)及尺寸優(yōu)選
(1)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
通過以上分析,可以看出:傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中所使用的加強(qiáng)筋并沒有起到加強(qiáng)橫梁剛度的作用。因此本文作者去掉了中間了加強(qiáng)筋同時(shí)將橫梁兩側(cè)的側(cè)板合并到中間位置,在其兩側(cè)加上必要的倒角。其刨面結(jié)構(gòu)如圖6 所示。
使用與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同的方法,在Solidwork 中建立模塑。添加與之前相同的約束和載荷及網(wǎng)格并進(jìn)行分析計(jì)算。其Y 向位移如圖7 所示。
從圖解中可以看出:與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比,改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)不但橫梁的總體質(zhì)量為: 2593.69kg,比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)輕,而其關(guān)鍵的橫梁中心位置的Y 向位移為0.17mm ,比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)要小得多。
(2) 結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)選
從國7 中還可以看出:其寬度L 與倒角半徑R 是影響橫梁受力特性的主要因素。跟據(jù)橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要,其中L≤180mm, R ≤(400-L)/2 mm。 分別通過在-維空間內(nèi)分別使用橫梁相應(yīng)的L 及R 尺寸,得出橫梁中心位置的Y 向最大輸出及橫梁質(zhì)量關(guān)系如表2所示。
圖8 反映了橫梁Y 向位移與橫梁質(zhì)量之間的關(guān)系,從圖表中可以看出,當(dāng)橫梁Y 向位移小于0.160mm 時(shí),橫梁總重隨線性增長當(dāng)橫梁Y 向位移大于O.163mm 時(shí),橫梁總重增長最快;當(dāng)橫梁Y 向位移介0.163-0.160 之間時(shí),橫梁總重出現(xiàn)了非線性關(guān)系。這主要是因?yàn)楫?dāng)橫梁底寬在L 120mm 左右時(shí),橫梁倒角承擔(dān)的應(yīng)力與橫梁底部承擔(dān)的應(yīng)力相當(dāng)。根據(jù)橫梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn),筆者優(yōu)選橫梁Y 向位移為O.16mm,總重為2959kg 時(shí)對(duì)應(yīng)的橫梁尺寸。查表2可以得出,此時(shí)橫梁可以有兩組尺寸組合,一組為:L=1OOmm,R=BOmm; 另一組為:L=130mm,R=100mm。根據(jù)橫梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn),橫梁底部寬度L 越小,則橫梁下方安裝絲杠和轉(zhuǎn)鈾的空間越大。所以優(yōu)選第一組數(shù)據(jù),即: L= l00mm, R=130mm。
4 結(jié)論
本文作者通過使用Solidworks 建模及其自帶的COSMOSIWorks 有限元分析模塊對(duì)橫梁進(jìn)行靜態(tài)分析,極大地將少了使用傳統(tǒng)的ANSYS、NASTRAN 等有限元分析軟件所要花費(fèi)的建模時(shí)間,可以快速地對(duì)多組方案進(jìn)行分析比較。通過分析,筆者發(fā)現(xiàn):傳統(tǒng)石材加工機(jī)械所使用的橫梁結(jié)構(gòu)并不能很好地加強(qiáng)橫梁的強(qiáng)度。通過對(duì)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)分析,筆者獲得了一組橫梁尺寸的最佳設(shè)計(jì)方法,即其橫梁底部寬L=100mm,倒角R=130,其橫梁總重為2959kg,橫梁Y向最大位移為0.16mm。
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