李光尚，刘乾坤

（ 长安大学，陕西 西安 710064 ）

0 引言

角向磨光机简称角磨机，具有携带方便、轻巧灵活等特点，广泛应用于机械制造、采矿、建筑、桥梁、房屋装饰等行业中。本文基于疲劳损伤理论，采用有限元法研究了角磨机转子轴在动载荷工况下的应力分布规律、疲劳寿命及损伤、疲劳可靠性，以及在模态基础上进行谐响应分析，确定转子轴易发生疲劳破坏的截面、各截面的疲劳寿命和安全性，以及谐响应引起疲劳影响的共振状况。

1 静强度

1.1 受力分析

设转子轴额定转速为8 500 r/min，额定功率为2 200 W，其实际工作时转速为4 000 r/min～4 600 r/min，其结构见图1。

图1 转子轴结构

图1中所示的截面从1～6分别为轴承支撑截面、轴承固定端面、轴径过渡圆弧、轴承支撑面、防尘圈左侧、齿轮轴向固定端面。研究转子轴的疲劳寿命主要考虑其在正常工作时的受力分布和扭矩大小。转子轴工作时主要受径向力、轴向力、周向力和扭矩作用。径向力、轴向力和扭矩对转子轴产生疲劳损伤，其受力分布和扭矩作用的力学模型如图2所示。

图2 转子轴受力模型

1.2 有限元模型建立和网格划分

由于转子轴结构复杂以及考虑倒角及圆角对分析结果的影响，因此采用Creo建立有限元分析模型，确保与实际生产图纸结构尺寸相一致。

将三维模型导入ANSYS Workbench中的Geometry中，进行网格划分。网格划分质量的好坏对有限元法分析结果的真实性有较大影响。一般而言网格划分越密集、节点数越多，运算结果就越接近实际值。但是网格密集度和节点数达到一定程度后，计算精度基本不会有明显的差别，同时网格密集度和节点数越大，计算机需要计算的时间就越长。……