杜艷霞1，劉 斌2
DU Yan-xia,  LIU Bin
（1.河南交通職業技術學院 汽車工程系，河南 鄭州 450000；2.鄭州宇通重工有限公司，河南 鄭州 450000）

[摘　要]運用跨界思維的研究方略，采用有限元法和有限元分析軟件ANSYS，利用ANSYS 10.0建立壓實輪軸在施工工況下有限元分析模型，分析壓實輪軸在沖擊地面工況下輪軸的動態特性，分析研究實物模型沖擊式壓實機的失效狀態，找出剛性聯結的弊端及其存在的設計問題，優化減震方案，達到減小沖擊振動的目的，以徹底解決沖擊式壓實機輪軸斷裂問題。驗證了有限元分析結果與實際情況的一致性，為提高振動壓實機械產品的質量，新產品的開發研究提供了解決方案。
[關鍵詞]沖擊式壓實機；有限元分析；輪軸模型；斷裂；減震；研究

　　跨界思維，融合多學科、多領域的前沿技術于一體,是當代工業革命的科學產物，是當今解決機械領域技術與管理問題的新思維、好辦法。高分子材料共混與復合是當今高分子材料與科學領域內高速發展的主要動向之一，同新材料成型加工原理的研究結合，可用現有的合成樹脂開發出高性能、高附加值的新型材料，并使通用高分子材料升級換代，開發新的應用領域，具有重大的經濟價值和社會效益。尤其是運用于機械領域和壓實機械的減震前景廣闊。有限元法可以求解許多過去用解析方法無法解決的問題，使復雜的工程分析問題迎刃而解，而且由于前、后處理技術的發展，計算效率非常高，實際應用越來越廣泛。
1 輪軸結構實物模型的受力分析及傳統改進措施
　　沖擊壓實輪和輪軸的結構及聯接形式見圖1，其中輪轂和腹板是由螺栓直接連接的，即剛性連接結構。
1.1 實體模型的建立
　　在建立壓實機輪軸的實體模型時，完全按照輪軸的實際結構尺寸和形狀建立輪軸的三維實體模型是不太現實的，所以根據輪軸的實際受載情況，要對一些結構作必要的省略或簡化。
1.2 設置單元和材料屬性
　　輪軸選用了梁單元BEAM189，根據截面的不同，分配不同的截面單元。壓實輪與地面之間采用彈簧單元Combination14，其靜剛度K＝1.4×107N/m，沖擊剛度系數取2.5，阻尼C＝7.0×104Ns/m。壓實輪等效為一個質量塊m1＝6 550kg，牽引壓實機的擺架與輪管的兩個耳環相聯接，擺架的一部分重量也等效成2個質量塊m2＝100kg，作用在輪軸的兩個耳環上，都采用單元Mass21。
　　本文研究的壓實機的輪軸是由2個零件焊接而成，其中兩端是支撐軸，中間部位是軸管，軸管的材料為35鋼，兩端支撐軸的材料為40Cr。

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