一 引言

    由于公司最近要求我們礦山室開發國產395B大型電鏟，介于我們并沒有完整的395B電鏟的資料，設計工作只能一步一步向前摸索，但讓人感到欣慰的是公司原老一輩設計工作者在引進加改造的路上成功開發了195B系列的電鏟,目前,195B電鏟在全國各地的礦區都有應用.如:鞍鋼鐵礦,準格爾煤礦,攀枝花鐵礦等等。

    通過相關資料，我們得知，電鏟395B，195B在提升機構中的一軸結構是相似的,區別主要在于傳遞的功率大小不一致,所以,筆者在本篇文章中將花鍵受力理論計算結果與solidworks分析結果做一個比較,掌握并證明simulation的實際應用能力各花鍵有限元分析的正確方法。為后續的花鍵軸設計打下基礎。

二 花鍵的選型與計算

    由于此計算只為后續設計做理論依據，所以在選擇花鍵尺寸上不做過多的說明。

    根據機械設計手冊，選擇矩形花鍵聯接，花鍵代號為：  ,假設計電動機的功率為P=7KW，轉速n=200r/min,得出軸傳遞的轉矩 花鍵傳遞轉矩 時，產生的失效主要是工作面被壓潰和工作面過度磨損，因此，通常按工作面上所受的擠壓應力進行強度分析。

    花鍵工作面強度計算工式為： ，其中T=334Nm,Z=6(花鍵的齒數)，h=3.7(花健齒側面的工作高度)L=80（花鍵工作面長度），dm=60.5（花鍵的平均直徑）通過計算，求得在此力作用下,花鍵產生的最大擠壓應力為7.77MPa.

三  在solidworks中花鍵的受力分析

    首先根據本文第二節中所選的花鍵尺寸繪制出花鍵的三維圖形如下,

    由于花鍵工作時受力的為整個工作面,理論計算中是將力加載于平均直徑dm上，而在solidworks中，我們根據實際工況，將力均勻的加載于整個工作面上，更符合實際。

    下面在solidworks中建立一個靜態算例，添加材料為45號鋼，花鍵軸內孔添加約束為固定約束。選取一工作面做為受力面，加載的力F=2T/Zdm=1840N.其有限元模型如下圖所示：

    如圖所示，在1840力的作用下，simulation中分析得出的最大壓應力為7.87MPa,理論計算的數據為7.77MPa,兩者這間相差(7.8-7.7)/7.87x100%=1.3%,所以,在對花鍵應用有限元分析時,這種方法是切實可行的,為以后花鍵的分析墊定基礎。

四  總結

    Solidwroks中自帶的simulation分析模塊是一種相當不錯的有限元分析軟件，但我們作為使用者，要將它與實際情況結合，正確的定義力與約束，才能得到正確的數據，真正提要設計效率。