农用子午线轮胎成型机胎体移送装置优化设计.docx

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农用子午线轮胎成型机胎体移送装置优化设计

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伊启中

摘要：针对农用子午线轮胎成型机胎体移送装置存在的不足，提出对夹持爪组件节材减重和减少夹持爪数量两种优化方案并进行有限元分析。分析结果是，节材减重方案在VonMises应力和最大主应变两个方面均满足要求，方案可行;减少夹持爪数量方案，由于减少夹持爪数量导致胎体变形大，该方案不可行。

Abstract：Inviewoftheshortageofthetransferdeviceofthetirebodyintheagriculturalradialtirebuildingmachine，twooptimizationschemesareputforwardtoreducetheweightandquantityofthegripperandthefiniteelementanalysisiscarriedout.TheresultsshowthatthematerialsavingandweightreductionschemecanmeettherequirementsofVonMisesstressandmaximumprincipalstrain.Theschemeofreducingthenumberofgripperisnotfeasiblebecausethereductionofthenumberofgripperleadstolargedeformationofthematrix.

关键词：农用子午线轮胎成型机;胎体移送装置;优化;Abaqus

Keywords：agriculturalradialtirebuildingmachine;tirebodytransferdevice;optimization;Abaqus

中图分类号：TQ336.1??????????????????文献标识码：A?????????????????文章编号：1006-4311（2019）27-0148-03

0?引言

轮胎是农机装备常用的部件，其中子午线轮胎因其具有接地面积大、对土壤压实小、增加拖拉机牵引力、降低拖拉机油耗，是节能环保型产品[1]。目前，子午线轮胎已经占据了国内外轮胎市场的绝对主流[2]。

福建建阳龙翔科技开发有限公司是一家集科研开发、生产制造于一体的创新型企业，专注于开发轮胎成型机。该公司开发的二段一次法子午线轮胎成型机[3]和巨型农用轮胎成型机胎体移送装置[4]，既保证了产品质量、降低劳动强度，又明显提高了巨型农用子午线轮胎的生产效率。胎体移送装置是将在一段机成型鼓上完成胎料贴合的轮胎胚胎（即胎体）接取并传送至二段机贴合鼓上的中间装置，目前，胎体移送装置存在重量较大、费材耗能的问题。本文针对该公司生产的某型号农用子午线轮胎成型机胎体移送装置，提出优化方案并进行有限元分析，判断优化方案的可行性。根据分析结果，在保证机械强度和使用性能前提下，实现节材降耗。

1?胎体移送装置

胎体移送装置通常包括环体、夹持爪组件、伺服电机组件、底板等主要零件组成，如图1所示。其中，夹持爪组件主要包括夹持片、导柱、转接座、齿条等零件，如图2所示。工作时，伺服电机组件带动齿条运动，驱动转接座、导柱、夹持片运动，最终通过夹持爪组件伸缩实现对胎体的夹持与松开。

2?优化方案提出

目前，胎体移送装置共有夹持爪组件12件，本文将从夹持爪组件的节材减重和减少数量两个方向对其进行分析，研究优化方案的可行性。

2.1方案1：节材减重

夹持爪组件中导柱的形状是尺寸为324×200×80mm的长方体，拟将中间挖空为一个矩形通孔，如图3所示，挖空后分析其力学性能是否满足要求。

2.2方案2：减少数量

减少夹持爪组件数量，从当前的12组减少为10组，此时需对胎体进行主应变分析和变形分析。

3?有限元分析

本文应用Abaqus有限元软件对方案1夹持爪组件优化前后的结构设计和方案2减少夹持爪数量时胎体变形情况进行有限元分析。

3.1前置处理

夹持爪组件材料为45钢，屈服强度为355MPa，密度7.85kg/m^3，弹性模量210GPa，泊松比0.269，载荷：夹持片左侧面均布载荷0.10MPa;胎体在外侧圆周均布12片截面尺寸为500×250mm的夹持片，均布载荷0.1MPa，如图4所示。

3.2结果分析

方案1：图5、图6分别为夹持爪组件优化前后设计方案的VonMises应力和最大主应变分析结果。

从图