闭式高精压力机球头销的疲劳分析与优化

摘 要：建立球头销三维模型做静态分析，并在此基础上利用SolidWorks Simulation对球头销进行疲劳分析，得到等效应力和生命周期等相关数据，最后对其优化设计，在满足应力要求和轻量化的前提下，比较分析优化前后的结果。

关键词：压力机；球头销；疲劳分析；SolidWorks Simulation

传动系统是高速精密压力机的核心，其曲柄滑块机构之间须有圆周运动和直线运动的转接点，经由这个机构将圆周运动转换成滑块的直线运动，而转接点的连接形式主要有球头、球臼式和柱销、轴套式两种。球头式可使结构紧凑从而降低压力机高度，而且受力面积较大具有自适应性，保证了传动系统的高刚度和稳定性，但加工较为困难；柱销式随着压力机公称力的增大柱销直径就要相应加大，另外其通孔的同轴度和柱销圆柱度是加工难点。对于中小型压力机，球头式连杆结构应用普遍。

压力机在不停地高速冲裁工作时，虽单次作用力不足以导致球头销失效，但载荷呈周期性变化反复作用，随着时间的推移，设计就很有可能会出现疲劳破坏。使用Solid Works Simulation对其进行疲劳分析，并在满足高速精密压力机对于寿命的一般要求下，实现球头销的优化设计。

一、静态分析

由疲劳分析的一般过程可知，疲劳分析的前提是对零件进行力学分析，找到载荷作用下构件的结构危险部位的应力及应变。

1.三维建模

根据企业提供的工程图纸，建立了钢圈三维实体模型，参照有限元简化模型的一般原则，在保证钢圈结构力学性能不变的前提下，将所建立的模型加以简化。……