基于Solidworks_Sim_省略_n对玉米剥皮机剥皮齿的有限元分析_刘伟

设计制造·技术

TECHNIQUE

教育厅硕导项目（编号：1002-08）；国家自然科学基金资助项目（50965001）；省科技支撑计划资助项目（0804GKCA051）

基于Solidworks-Simulation

对玉米剥皮机剥皮齿的有限元分析

刘

伟

赵春花

王振强

（甘肃农业大学工学院）

［摘

要］在Solidworks软件中建立玉米剥皮机剥皮齿的三维零件图，调用Solidworks的有限元分析模块—Simulation

研究剥皮齿的理想化模型，利用Simulation模拟加载玉米对剥皮齿的摩擦力，对研制的剥皮齿进行应力、应变、位移以及频率、疲劳分析。结果表明，新型剥皮齿设计可满足功能强度要求。有限元分析；静态分析；频率分析；疲劳分析［关键词］玉米剥皮机剥皮齿；

各种带剥皮齿的玉米剥皮机，在国内市场上出现已久，但是否能满足使用强度要求却没有给出论证。其中一种剥皮齿造价低、是安装在铸铁辊上，兼当划叶器。铸铁辊制造方便、耐磨性好使用寿命长，对苞叶紧、湿度大的果穗剥皮效果较

［1~3］

好。。有

通过对分析对象划分网格，求解有限个数值来近。Simulation模块能够进行包括结构热、声、流体以及电磁场等学科的研究，并且Sim-ulation模块和Solidworks软件属无缝集成［4］。本文利用Simulation模块对铸铁辊-剥皮齿结构上的新型剥皮齿进行有限元分析，通过剥皮齿的分析计算，得到课题研究需要的技术参数，并以此作为其可行性的部分依据。

1.2

图1

建模前原剥皮齿

图2

建模后剥皮齿

添加约束及施加载荷

剥皮齿除离端部1mm处工作，其余都插在铸铁剥皮辊里，与铸铁剥皮辊是过盈配合，相当于固定在铸铁剥皮辊上，所以对其上下2个表面施加固定约束。当玉米干物质占67%时，

［5］

剥玉米苞叶的阻力为40～46N（鲜食玉米为80～100N），本

1静态分析

［6］

静态算例的建立需要对三维零件进行建模、应用材料、

文出于验证剥皮齿强度，故对剥皮齿端面施加满载荷100N均布的摩擦力。施加固定约束的面及施加摩擦力的面见图3所示。

添加约束、施加载荷、网格划分、运行分析和分析结果等步骤。1.1

模型建立及模型材料

该新型剥皮齿是一个简单的三维构件，为了真实客观地反映实际工作状况，取其整体作为三维有限元分析模型。由于工作时只有端部参与剥苞叶，其他部位插在铸铁辊里，为避免非工作拐角处产生应力奇异性，减小离散化误差，故要对其简化。建模前和建模后的三维零件模型见图1和图2。剥皮齿采用美国AISI4340钢正火，对应我国国标（GB）钢号为40CrN-iMoA。这是一种高强度结构合金钢，具有良好的加工性（加工变形小）和良好的抗疲劳性等优点。该材料具有线性弹性同向性，质量7.4128g，体积9.44305E-007m3，弹性模量2.05E+011N/m2，泊松比0.32NA，抗剪模量8E+010N/m2，质量密度7850kg/m3，张力强度1.11E+009N/m2，屈服强度7.1E+008N/m2。

：图3施加约束及力的面

1.3网格划分

对剥皮齿应用实体网格类型及高品质标准网格器进行网格划分，划分后单元数38631，节数61160，雅可比检查4points，单元大小0.55mm，公差0.03mm，见图4。模型端

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