曳引机机座和端盖有限元结构分析毕业设计
目 录
摘要................................................................ 1 Abstract............................................................ 2 第一章 绪论........................................................ 3
1.1 项目背景及意义 .............................................. 3 1.2 课题研究的现状与发展 ........................................ 4 1.3 课题研究的方案和步骤 ........................................ 5 第二章 曳引机机座和端盖图.......................................... 6
2.1 机座和端盖2D零件图 ......................................... 6 2.2 Solid Works建模工程流程..................................... 7 2.3 曳引机整体受力和3D模型 ..................................... 8 2.4 曳引机整体安装网格化 ........................................ 8 第三章 结构静力学分析.............................................. 9
3.1 线性静力学分析基础知识 ...................................... 9
3.1.1静力学分析概述 ......................................... 9 3.1.2静力学分析的一般流程 .................................. 10 3.2 机座及端盖的有限元仿真 ..................................... 11
3.2.1材料类型 .............................................. 11 3.2.2单元类型 .............................................. 11 3.2.3网格划分 .............................................. 12 3.3 载荷及边界条件 ............................................. 14
3.3.1整体受力 .............................................. 14 3.3.2机座和端盖的约束及受力 ................................ 16 3.3.3有限元模型的加载和约束 ................................ 16 3.4 应力应变及安全性能分析 ..................................... 17
3.4.1机座及端盖采用QT400材料 .............................. 17 3.4.2机座及端盖采用HT300材料 .............................. 25 3.5 结构静力学结果分析 ......................................... 28
3.5.1机座及端盖的强度、刚度分析以及不同工况对比 ............ 28
.专业.专注.
3.5.2两种材料选配方案的比较 ................................ 29
第四章 结构疲劳分析............................................... 31
4.1 疲劳分析基础知识 ........................................... 31
4.1.1疲劳分析知识概述 ...................................... 31 4.1.2关于Solid Works Simulation疲劳分析参数阐述 ........... 32 4.1.3疲劳分析操作流程 ...................................... 39 4.2 机座及端盖有限元建模 ....................................... 39
4.2.1材料疲劳载荷的设定 .................................... 39 4.2.2材料疲劳曲线 .......................................... 39 4.3 结构疲劳分析及结果总结 ..................................... 40
4.3.1材料为QT400疲劳分析结果 .............................. 41 4.3.2材料为HT300疲劳分析结果 .............................. 45 4.4 疲劳分析结果及论证 ......................................... 48 第五章 结构模态分析............................................... 50
5.1 结构模态分析基础知识 ....................................... 50 5.2 机座及端盖有限元建模 ....................................... 50 5.3 结构模态分析及结果总结 ..................................... 51
5.3.1 QT400机座及端盖模态分析结果 .......................... 51 5.3.2 HT300机座及端盖模态分析结果 .......................... 55 5.3.3 QT400和HT300端盖模态分析结果 ........................ 58 5.4 结构模态结果分析 ........................................... 64 结 论............................................................ 65 致 谢............................................................ 66 参考文献........................................................... 67
.专业.专注.
曳引机机座及端盖的有限元结构分析
摘要：曳引机机座和端盖是曳引机主要支撑部件，其性能直接影响电梯的可靠度和安全性，对其进行有限元分析从而改善其性能是急需的，有着重大意义。
本次设计采用Solid Works 2012对曳引机主要支撑部件机座及端盖进行三维建模，再根据电梯平稳和加速运行时两种不同工况的分析情况，用Solid Works 2012有限元方法对其静力学分析，计算其位移，应变和应力以及其安全系数。为准确了解该型号曳引机主要支撑部件(机座及端盖)的使用寿命，从而提高其可靠性，在静力学结构分析的基础上分析了该型机座和端盖的疲劳寿命。通过查看损坏百分比，生命周期和载荷因子等指标来评判该结构的疲劳性能。考虑到曳引机支撑部件在外界载荷作用下将产生振动，为了评价其固有振型和频率，运用模态分析技术和有限元方法在Solid Works 2012软件下分析了其模态。进一步根据两种不同材料对其结构静力学，疲劳寿命和模态分析进行了比较，根据其强度，刚度，疲劳寿命进行优化改进，提高其综合性能。
关键词：曳引机; 有限元; 疲劳寿命; 模态分析;Solid Works 2012; 静力学分析
.专业.专注.
The finite element analysis of motor end shield
and frame
Abstract: The frame and end shield are the main support components of elevator motor. It directly affect the reliability and safety of the elevator. It is a great significance to carry on the finite element analysis to improve property of levator motor.
The 3D model ,the main supported part of elevator motor (frame and end shield) were built by the Solid Works 2012. The statics displacement, strain and stress were calculated according to the two different cases of elevator —working normal and working more faster. In order to understand the frame and end shield’s working life and make sure the reliability of it, the fatigue life about the frame and end shield of the motor were analyzed which based on the result of statics analysis. The fatigue analysis and the supported parts’ working time were judged and commented by checking the damage percentage, life cycle and load factor. Be considered about the working environment and external load of the elevator motor, the modal analysis result include inherent frequency and vibration model which were calculated and analyzed with the modal analysis technology and finite element method in Solid Works 2012 software. In addition, compared the analysis result according to the two different materials (QT400 and HT300) on the statics strength, fatigue life and modal analysis to make a better choice about it.
Keywords: Elevator motor; the finite element analysis；Fatigue life; Modal
analysis; Solid Works 2012; Static analysis
.专业.专注.
第一章 绪论
1.1 项目背景及意义
近年来,我国城市的高层建筑日益增多,因而对电梯制造业提出了新的要求。电梯是当今世界高层建筑中不可缺少的垂直方向交通运输工具，给人民的生活带来了便利和舒适感，特别在高速发展的现代社会和经济贸易活动中，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。电梯作为垂直运输的升降设备，在高层建筑中可以将乘客和货物安全、合理、高效地送到不同的楼层。由于这些优点，在超高层建筑飞速崛起的今天，电梯和电梯技术已经成为与人们工作生活息息相关的重要组成部分。
电梯作为用电的设备，其中电梯曳引机和驱动控制系统是主要用电对象。曳引机是电梯的核心部件，主要由同步电动机、曳引轮和制动系统组成，其中主要承载部件包括三部分：一部分是由机座和端盖构成的支撑部件，一部分是由轴轮毂、轮辐、曳引轮构成的运转部件，另外一部分是由制动瓦、制动臂及制动杆构成的制动部件。曳引机机座和端盖是曳引机主要支撑部件，它的尺寸和材料参数还影响着曳引机整体尺寸和重量，并且在很大程度上影响着电梯的可靠性。机座和端盖的破坏通常是受到地脚安装处螺栓预紧和振动导致，另外机座和端盖轴承安装处受到转子带动轴承的压力载荷作用有可能导致变形。“城市，让生活更美好”，随着人民生活水平的日益提高，对住房、娱乐场所的需求也日趋紧迫，高楼大夏如雨后春笋般崛起。正因为此，电梯成为了人们工作生活中高频接触的东西，机座和端盖作为曳引机的主要支撑部件，其疲劳损坏，强度和刚度不够均会严重后果。影响强度、刚度和模态的因素有机座和端盖的材料属性和结构特性，为了保证足够的强度和刚度，又不至于造成成本过高，确保其安全、高效的工作，对其进行静力学分析、疲劳寿命和模态状况分析是必要和急需的。
本次设计通过有限元的分析方法，根据机座和端盖的实际结构和承载情况，较为准确地分析出它们的应力分布情况和疲劳度以及固有振动频率和振型，从而由这些重要的数据，并进一步分析出曳引机机座和端盖振动的主要失效形式和危险位置，并且可以为试验模态分析提供实际依据，相互比较，诊断出结构的故障和隐患，然后进行改进，提高工作中工作效率，避免由于它的振动造成的事故。
.专业.专注.
曳引机机座和端盖有限元结构分析毕业设计
