混摆动型破碎机构架轴的从优预设

　　偏心轴的有限元分析偏心轴的三维模型。在偏心轴有限元模型中，单元的平均尺寸为323.33mm，细化部分的平均尺寸为20.67mm，细化部分包括模型上很窄的圆柱面。网格划分的实际*大偏差值为9.1％，在允许的偏差范围内。该有限元模型中共有22746个单元，15152个节点。

　　变形系数取300.模型中的载荷为Z轴方向上的均布载荷，大小为23.4N／mm2；约束为固定约束，共两处，分别为偏心轴两侧机架上的轴承位置。偏心轴有限元分析数值结果如所示。从中可知，有限元分析中偏心轴受到的总载荷为6548220N，比计算值（6348200N）大3.05％。

　　偏心轴有限元分析数值结果参数值注释*小应力0.000010N／m2*大应力211.362N／mm2*小位移0.00000mm*大位移0.489329mm*大反作用力X值2.06215NY值1.79224NZ值6548220NX值、Y值应为0，但由于有限元分析中存在偏差，所以力的计算结果也出现了相对级小的偏差。

　　偏心轴的有限元分析云图偏心轴的有限元分析的等高线云图如～2所示。分析各云图以及有限元分析数值结果可知，偏心轴两侧位于两轴承之间的部位的应力值*大，*大值为211.4N／mm2，远小于材料的*大许用应力（331N／mm2），该结构的安全系数为1.6；模型两端的应力较小，*小值近似为0.

　　*大位移或变形值为0.489┨，*小变形近似为0.偏心轴*大应力和*大变形的位置如和所示。偏心轴有限元分析应力云图偏心轴有限元分析变形云图由于偏心轴是一个受力*复杂的零件，从设备的可靠性来看，安全系数应该取得足够大。

　　所以，在对偏心轴的结构尺寸进行修改时，不能以削弱其强度为代价。分析偏心轴应力和变形云图，很明显，如果在偏心轴中部增加一个支承，会进一步改善偏心轴的受力和变形情况，使其应力分布变得更加均匀，变形形态也将得到进一步改善，但这在结构上难以实现，所以应该考虑另外的修改方案，如加大应力*大部位的尺寸。

　　下面对偏心轴的结构设计进行修改，并对修改后的模型进行有限元再分析。

　　偏心轴的模型修改及有限元再分析本文仅对偏心轴的一处结构参数进行修改，即增大偏心轴两侧的两轴承之间的轴径，直径由340mm增加到360mm，同时在该圆柱体两端进行圆角处理。

　　其模型与原模型图基本相似。在偏心轴的有限元模型中，单元的平均尺寸为323.33mm，细化部分的平均尺寸为20.67mm，细化部分包括模型上很窄的圆柱面。网格划分的实际*大偏差值为9.4％，在允许的偏差范围内。该有限元模型中共有20486个单元，13461个节点。

　　模型中的载荷与原模型相同；约束为固定约束，共二处，分别为偏心轴两侧机架上的轴承位置。变形系数取1000.

　　分析云～各图及有限元再分析数值结果可知，偏心轴的*大应力变小了，从原来的211.4N／mm2变到177.8N／mm2，减小了15.8％，安全系数为1.86.偏心轴的*大位移为0.246mm，与原模型*大变形（0.489mm）相比减小49.8％。

　　偏心轴*大应力和*大变形的位置与原模型相似。偏心轴有限元再分析应力云图偏心轴有限元分析变形云图对修改后的偏心轴模型进行有限元分析，可知其应力和变形的分布情况都没有太大的变化。

　　通过模型修改，偏心轴的质量由原来的2262kg增加到2283kg，增加钢材用量21kg，增幅仅为0.9％。

　　本文正是通过这些研究成果，对各主要零件模型进行了多次结构修改，并且对所有修改过的模型反复进行了有限元再分析，同时将这些分析结果与原模型的分析结果进行对比，以确定修改是否可行，并确定*终设计方案。