盾構(gòu)機保險軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究.pdf

1、在國民經(jīng)濟和科學(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)機作為建設(shè)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(gòu)機關(guān)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(gòu)施工效率。保險軸提前斷裂的原因有多種,結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理是其中之一。
　　 本文從結(jié)構(gòu)上對保險軸進行了分析和研究。首先從保險軸功能

2、、結(jié)構(gòu)、動力傳遞和相關(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)計相關(guān)理論和知識,并用優(yōu)化設(shè)計的方法來建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型;介紹了ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計相關(guān)理論,并將ANSYS作為保險軸結(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;最后同樣利用優(yōu)化設(shè)計的方法,對可能存在的U型和V型扭剪槽結(jié)構(gòu)進

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)力大于材料抗扭強度,說明結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理是造成保險軸斷裂的原因;結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化之后,最大切應(yīng)力接近材料抗扭強度,符合功能要求,同時最大切應(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)機保險軸的設(shè)計提供了一些理論方法,對解決實際