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基于Ansys Workbench的研磨仪连杆优化设计
Optimal Design of the Connecting Rod of Vibration Grinding Mills Based on Ansys Workbench
- 机械传动 2023年47卷第6期 页码：57-64
- 作者机构：
1.江西理工大学 机电工程学院， 江西 赣州 341000
2.广东顺德创新设计研究院， 广东 佛山 528311
- 作者简介：
况驰（1998— ），男，贵州遵义人，在读硕士研究生；研究方向为机械设计与动力学仿真；243394926@qq.com。
李晶（1985— ），男，湖北荆州人，硕士，中级工程师；研究方向为机械设备研发设计与制造；251362883@qq.com。
- 基金信息：
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.06.009
中图分类号：纸质出版日期：2023-06-15，
收稿日期：2022-04-29，
修回日期：2022-05-31，
扫 描 看 全 文
况驰,李晶,胡俊峰等.基于Ansys Workbench的研磨仪连杆优化设计[J].机械传动,2023,47(06):57-64.
Kuang Chi,Li Jing,Hu Junfeng,et al.Optimal Design of the Connecting Rod of Vibration Grinding Mills Based on Ansys Workbench[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(06):57-64.
况驰,李晶,胡俊峰等.基于Ansys Workbench的研磨仪连杆优化设计[J].机械传动,2023,47(06):57-64. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.06.009.
Kuang Chi,Li Jing,Hu Junfeng,et al.Optimal Design of the Connecting Rod of Vibration Grinding Mills Based on Ansys Workbench[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(06):57-64. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.06.009.
摘要
为解决现有研磨仪连杆在设计使用年限内出现断裂失效的问题，对连杆进行了结构优化设计。首先，对连杆所属曲柄滑块机构进行动态静力分析，求解出连杆在1个运动周期内受到的外力，以此作为后续连杆强度分析的理论依据；其次，使用Ansys Workbench完成连杆的静力学强度分析和疲劳强度分析，确定连杆失效是由于疲劳强度不足造成的；最后，以连杆质量最轻为优化目标，以满足疲劳强度要求为约束条件，使用响应面法对连杆进行优化设计。优化设计确定了合适的过渡圆角半径、薄端圆环厚度和杆身宽度。仿真结果表明，优化后连杆受到的极限拉伸等效应力最大值降低了58.7%，疲劳寿命增加了1.4倍，能够满足使用要求。
Abstract
In order to solve the problem of fracture failure of the existing vibration grinding mill connecting rod within the design service life
the structural optimization design of the connecting rod is proposed. Firstly
the kineto-static analysis is used to solve the external force applied to the crank-slider mechanism in one motion cycle
which is used as the theoretical basis for the subsequent strength analysis. Secondly
Ansys Workbench is used to complete the static strength analysis and fatigue strength analysis of the connecting rod. It is determined that the failure of the connecting rod is caused by insufficient fatigue strength. Finally
the response surface methodology is used to optimize the design of the connecting rod. The objective of the optimization is to minimize the mass of the connecting rod
and the optimized constraint is that the fatigue strength of the connecting rod meets the standard. This optimization design determines the appropriate transition fillet radius
thin end ring thickness and shaft width. The maximum tensile load equivalent stress of the optimized connecting rod is reduced by 58.7%
and the fatigue life is increased by 1.4 times. The optimized connecting rod meets the operation requirements.
关键词
连杆曲柄滑块机构动态静力分析有限元分析响应面优化设计
Keywords
Connecting rodCrank-slider mechanismKineto-static analysisFinite element analysisResponse surface optimization design
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