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PC5282颚式破碎机的设计及动颚、机架有限元优化分析

黄伟平  
【摘要】:综合利用计算机的硬件和软件系统,结合现代设计技术和经验设计方法,应用机械设计知识和材料力学理论,本文对PC5282颚式破碎机的研究主要有以下几点: (1)基于国产颚式破碎机的结构并结合国外先进破碎机的相关优点,通过分析对比,本文对零部件结构方案进行了合理的选择;根据对颚式破碎机平面机构的几何解析,建立了动颚连杆的运动表达式,通过C#代码编程计算得出不同方案下动颚连杆的行程数据,对比分析后选取了机构最终方案;应用Solidworks软件完成了整套零部件的三维设计和工程图的绘制并根据受力情况对主要零件做了强度校核计算,计算结果验证了受力零件满足设计要求。 (2)基于COSMOSWORKS软件对动颚和后机架做了静力有限元分析。静力分析得出:动颚推力板支撑处产生了集中应力和最大变形,这与实际应用中动颚最易受损部位相符,最大应力值为93.98MPa,远远小于材料的屈服极限248Mpa;最大位移出现在动颚底部,位移值为0.1367mm,不影响动颚的工作性能;动颚整个结构的最低安全系数为2.641,表明动颚具有足够的强度性能。后机架侧壁中部的螺栓安装孔是产生集中应力的部位,应力值达209.6MPa,仍小于材料的屈服强度248MPa;应变值为0.6509mm,后机架中部出现了最大位移且位移值为0.2498mm,但总体分析来说,应变值和最大位移值对后机架的工作性能影响很小。 (3)利用COSMOSWORKS优化功能,根据零件的结构和复杂程度,对动颚和后机架提取了不同数量的尺寸参数作为设计变量,根据零件铸造性能要求为设计变量设置优化范围,在有限元分析的最大应力为约束条件下对动颚和后机架做了减重的结构优化研究。优化后的动颚,各个筋板厚度都有减薄,筋板位置也得到改善,最大应力为92.428MPa、最大位移为0.1453mm,位移数值有所提高,但提高程度很小且分布规律和优化前相似。总体积由0.24419m3减少至0.2282m3,减轻重量近6.5%。优化后的后机架最大应力为219.8MPa、最大位移为0.3177mm,比初始模型的数值也有所提高,应力、等效应变和合成位移的分布规律仍和优化前相似。但总体积由0.080018m3减少至0.072027m3,重量减轻了近10%,优化减重效果更明显。


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