电动滚筒结构设计论文范文

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1滚筒体的模型建立与模态分析

（1）滚筒体的三维模型本文设计的滚筒体直径D=630mm，滚筒体长度L=1800mm。由于设计的滚筒体直径较大，因此选取厚度为16mm。滚筒体采用Q235A型钢板焊接而成，弹性模量2.1×105MPa，泊松比μ=0.3，密度为77kg/m3，其许用应力为65MPa。根据以上设计参数，使用三维软件SolidWorks建立外装式电动滚筒滚筒体的三维实体模型。最终完成电动滚筒滚筒体三维实体模型。

（2）滚筒体有限元模型的边界条件有限元分析中的边界条件分为力约束和位移约束。本文只对滚筒体进行模态分析，所以只有位移约束。电动滚筒滚筒体可以沿着轴向旋转（绕着轴旋转），定义的约束必须要限制滚筒体其他5个自由度。所以要在2个端盖的轴孔内表面设置铰链约束，约束它3个方向的平动和2个方向的转动。

（3）滚筒体的网格划分SolidWorksSimulation提供了3种网格划分方式：四面体实体单元、三角形壳体单元和混合网格，本文采用三角形壳体单元作为划分单元。整个滚筒体模型共生成15623个节点，划分为13682个单元如图3所示。

（4）滚筒体的模态分析模态分析用于分析结构的振动特性，即确定结构的固有频率和振型。SolidWorksSimulation是一款基于有限元技术的设计分析软件，可以进行模态分析。由有限元法进行求解分析，得到滚筒体的前5阶固有振动频率和振型图如图4所示。其中第1阶模态频率0.0024595Hz是刚体的转动模态，没有实际参考意义；第2阶模态频率1369Hz，节点最大变形位移214.7mm，振型为扭曲形式；第3阶模态频率2043.1Hz,节点最大变形位移245.3mm，振型为弯曲形式；第4阶模态频率2043.9Hz，节点最大变形位移246.1mm，振型为弯曲形式；第5阶模态频率2048Hz，节点最大变形位移383.2mm，振型为弯曲形式。由振型图可以看出，随着频率的增加，滚筒体以弯曲振动为主且变形越来越大，最危险节点的变形位移也越来越大且总是在滚筒体的中心位置。在设计筒体时，可以通过加厚筒体或改善支承条件来抑制其变形。

在一定输入转速条件下，各齿轮的齿数决定了齿轮的啮合频率。设计滚筒内部的封闭行星齿轮传动机构时，确定各齿轮齿数及其他参数，要避开滚筒体的振动频率，以免发生共振。

2结语

本文介绍了新型外装式电动滚筒的结构设计，并应用SolidWorksSimulation软件对其滚筒体进行模态分析，获得了滚筒体的振动频率和振型。经分析可知：对滚筒体变形影响大的振型是弯曲振型，滚筒体的薄弱环节是滚筒体中间位置。因此，在设计筒体时，可以通过加厚筒体或改善支承条件来抑制滚筒体变形；在设计滚筒内部的封闭行星齿轮传动机构时，要避免齿轮啮合频率与滚筒体发生共振。

作者：朱增宝刘方杰徐迎莉尹敏单位：安徽理工大学机械工程学院