盾構機保險軸的結構設計研究.pdf

1、在國民經濟和科學技術高速發(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。盾構機作為建設地下交通系統(tǒng)必不可少的工程機械,也得到了快速發(fā)展。作為盾構機關鍵零部件之一的花鍵保險軸,在傳遞動力的同時,還能起到過載保護的作用。在實際工程中,保險軸常常在沒有起到過載保護時就會斷裂,嚴重阻礙了施工進程,降低了盾構施工效率。保險軸提前斷裂的原因有多種,結構設計不合理是其中之一。
　　 本文從結構上對保險軸進行了分析和研究。首先從保險軸功能

2、、結構、動力傳遞和相關零部件上分析其受力形式,得到其受力形式為純扭轉,并在圓軸純扭轉和應力集中理論的基礎上討論其工作原理;然后為了獲得合理的保險軸弧形扭剪槽結構,引入和介紹了結構優(yōu)化設計相關理論和知識,并用優(yōu)化設計的方法來建立優(yōu)化數學模型;介紹了ANSYS結構優(yōu)化設計相關理論,并將ANSYS作為保險軸結構優(yōu)化的工具,建立參數化的有限元優(yōu)化模型,最終完成弧形扭剪槽結構優(yōu)化設計;最后同樣利用優(yōu)化設計的方法,對可能存在的U型和V型扭剪槽結構進

3、行優(yōu)化分析,以得到這兩種結構的合理性和可行性。優(yōu)化結果表明,現有保險軸弧形結構尺寸在安全載荷作用下,切向應力大于材料抗扭強度,說明結構設計不合理是造成保險軸斷裂的原因;結構尺寸優(yōu)化之后,最大切應力接近材料抗扭強度,符合功能要求,同時最大切應力受到弧形扭剪槽位置和大小的影響;U型扭剪槽結構是不可取的,而V型結構是可以用于保險軸扭剪槽結構的,并且可以通過優(yōu)化的方法獲得具體尺寸。本文研究的內容為盾構機保險軸的設計提供了一些理論方法,對解決實際