盾構(gòu)機(jī)保險(xiǎn)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、在國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天,地下交通系統(tǒng)給人民的生活帶來了極大的方便。盾構(gòu)機(jī)作為建設(shè)地下交通系統(tǒng)必不可少的工程機(jī)械,也得到了快速發(fā)展。作為盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵零部件之一的花鍵保險(xiǎn)軸,在傳遞動(dòng)力的同時(shí),還能起到過載保護(hù)的作用。在實(shí)際工程中,保險(xiǎn)軸常常在沒有起到過載保護(hù)時(shí)就會(huì)斷裂,嚴(yán)重阻礙了施工進(jìn)程,降低了盾構(gòu)施工效率。保險(xiǎn)軸提前斷裂的原因有多種,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理是其中之一。
　　 本文從結(jié)構(gòu)上對保險(xiǎn)軸進(jìn)行了分析和研究。首先從保險(xiǎn)軸功能

2、、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力傳遞和相關(guān)零部件上分析其受力形式,得到其受力形式為純扭轉(zhuǎn),并在圓軸純扭轉(zhuǎn)和應(yīng)力集中理論的基礎(chǔ)上討論其工作原理;然后為了獲得合理的保險(xiǎn)軸弧形扭剪槽結(jié)構(gòu),引入和介紹了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)理論和知識(shí),并用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法來建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型;介紹了ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)理論,并將ANSYS作為保險(xiǎn)軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化的工具,建立參數(shù)化的有限元優(yōu)化模型,最終完成弧形扭剪槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì);最后同樣利用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法,對可能存在的U型和V型扭剪槽結(jié)構(gòu)進(jìn)

3、行優(yōu)化分析,以得到這兩種結(jié)構(gòu)的合理性和可行性。優(yōu)化結(jié)果表明,現(xiàn)有保險(xiǎn)軸弧形結(jié)構(gòu)尺寸在安全載荷作用下,切向應(yīng)力大于材料抗扭強(qiáng)度,說明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理是造成保險(xiǎn)軸斷裂的原因;結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化之后,最大切應(yīng)力接近材料抗扭強(qiáng)度,符合功能要求,同時(shí)最大切應(yīng)力受到弧形扭剪槽位置和大小的影響;U型扭剪槽結(jié)構(gòu)是不可取的,而V型結(jié)構(gòu)是可以用于保險(xiǎn)軸扭剪槽結(jié)構(gòu)的,并且可以通過優(yōu)化的方法獲得具體尺寸。本文研究的內(nèi)容為盾構(gòu)機(jī)保險(xiǎn)軸的設(shè)計(jì)提供了一些理論方法,對解決實(shí)際