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對(duì)飛剪機(jī)進(jìn)行受力分析與參數(shù)計(jì)算，求出影響飛剪機(jī)的各種外力因素。由飛剪機(jī)Ⅰ軸、Ⅱ軸的力平衡方程，求出飛剪下箱體四個(gè)軸承座的支反力f1、f2、f3、f4。
編出飛剪機(jī)曲柄四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、有限元分析的FORTRAN程序。飛剪剪切機(jī)構(gòu)為上、下對(duì)稱的曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成。由于這種對(duì)稱關(guān)系，這里只對(duì)下剪股進(jìn)行分析。對(duì)圖中的飛剪曲柄四連桿機(jī)構(gòu)，求出各連桿質(zhì)心及飛剪剪刃在剪切一周的運(yùn)動(dòng)軌跡、角速度、角加速度隨曲柄轉(zhuǎn)角變化的曲線，求出各鉸接點(diǎn)支反力隨曲柄轉(zhuǎn)角變化的曲線，如圖所示。計(jì)算框圖見(jiàn)圖。以上求出的支反力f1、f2、f3、f4即為飛剪剪座計(jì)算時(shí)的已知外力。本研究用桿組分析法，其特點(diǎn)是采用模塊結(jié)構(gòu)，把各個(gè)模塊分別編子程序，這樣計(jì)算和編程都比較簡(jiǎn)單，便于靈活調(diào)用。
箱體結(jié)構(gòu)采用8節(jié)點(diǎn)三維塊體單元，下箱與上箱連接螺栓采用彈簧邊界元來(lái)模擬。邊界彈簧用來(lái)給構(gòu)造的連接螺栓方向提供剛性約束，就可以求出除去上箱體和螺栓變形之外，下箱體本身的變形，并能求出每一個(gè)不同位置螺栓不同的受力情況。
1).將箱體整體結(jié)構(gòu)劃分為40個(gè)模塊，分別用離散化的網(wǎng)格代替連續(xù)實(shí)體結(jié)構(gòu)。根據(jù)飛剪箱座的實(shí)際裝配情況和載荷作用情況，建立了飛剪箱座的有限元分析模型。因箱座安裝時(shí)，是通過(guò)螺栓將箱座與混凝土上預(yù)埋鋼板連接起來(lái)，因此在箱體的底面螺栓連接處加上固定鉸支。
2).把箱體分為40個(gè)不同形狀的模塊，給出每個(gè)塊體所受的外力及邊界約束條件，分別對(duì)其進(jìn)行譯碼，然后在View(前處理)系統(tǒng)進(jìn)行觀察，經(jīng)修改確認(rèn)無(wú)誤后，用Combast模塊把所有塊體粘接到一起，形成飛剪箱座的三維實(shí)體模型。整個(gè)結(jié)構(gòu)共分為40組，1745個(gè)8節(jié)點(diǎn)三維塊體單元，20個(gè)邊界彈簧單元，4225個(gè)節(jié)點(diǎn)。模型網(wǎng)格光源明暗顯示圖如圖所示。
3).在經(jīng)過(guò)觀察確認(rèn)無(wú)誤后，開(kāi)始進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算總時(shí)間為138.008min。箱體最大應(yīng)力發(fā)生在3#軸承座上，其值為emax=167.78MPa。機(jī)架許用應(yīng)力按40MPa～50MPa計(jì)算，有許多單元已超過(guò)安全許用應(yīng)力，超過(guò)安全許用應(yīng)力的單元顯示如圖所示。
圖也顯示出機(jī)架的變形情況，為了便于觀察，這里變形已經(jīng)采用了放大，最大變形處為箱體3#軸承座平口處，最大變形量為0.2027mm，若設(shè)中箱平口處的變形與下箱相等，則上下平口處總的變形量為0.4054mm。因?yàn)樗羞B接螺栓設(shè)為邊界彈簧元，因此在應(yīng)力輸出文件里輸出了每個(gè)螺栓的支反力，這樣，就可以求出不同螺栓所受的不同的拉(壓)應(yīng)力，其中螺栓所受的最大拉應(yīng)力為220.58MPa，已接近屈服極限es=240MPa。因此，可以說(shuō)箱體比較單薄，應(yīng)力偏高，因此產(chǎn)生了整體變形，加上連接螺栓變形，產(chǎn)生了彈性伸長(zhǎng)，使箱體螺栓把不緊，平口長(zhǎng)期嚴(yán)重漏油。而3#軸承座附近存在著應(yīng)力集中，是導(dǎo)致剪頭軸承經(jīng)常損壞，甚至箱體產(chǎn)生開(kāi)裂的直接原因。
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