基于有限元的高速重载压力机传动系统应力分析

赵宏松，王月云，朱华杰

（扬州锻压机床股份有限公司，江苏 扬州 225128）

压力机传动机构是压力机传递运动和动力的重要结构，通过其将电机的旋转运动转化成滑块上下的往复运动[1]。在工作状态下，主传动机构受力情况复杂，承受着惯性载荷和周期性的冲击载荷。其强度很大程度上决定并影响着压力机的可靠性和寿命，对压力机正常运转至关重要[2]。

机构低速运行时，惯性力小，通常可以忽略不计，但对于高速机构，惯性力较大，其将在各运动副中产生动压力。在曲轴设计过程中，往往采用理论计算方法校核曲轴强度，确定曲轴最危险的截面，校核该截面上的最大应力是否超过许用应力。使用有限元方法能够得到曲轴整体的应力分布，校核曲轴上每一个截面的应力，得到曲轴的最大应力，弥补常规强度设计近似计算的不足[3-5]。

本文以某公称压力为7500kN、滑块冲程次数为150～200r/min的高速重载压力机为例,利用ANSYS建立其有限元整体模型，并利用ANSYS自带的分析功能对传动机构施加载荷和约束的边界条件，进行应力分析和后处理，得到不同工况下的最大应力。

1 机床惯性载荷与动态载荷分析

1.1 曲柄式高速重载压力机模型

曲柄式高速重载压力机的主传动系统由曲轴、连杆及主副滑块组成，其三维模型如图1。为方便描述，对传动机构进行简化，曲轴OA、连杆AB、主滑块B和副滑块B′构成曲柄滑块机构的简化模型（图2）。

图1 传动系统三维模型

图2 机构简化模型

1.2 原理机构动态静力学分析

根据动态静力学分析理论，各构件的受力分析图如图3所示，可以列出高速压力机原理机构在正常工作状态下各运动构件的平衡方程。……