直线提升式锻造操作机的动力学分析及驱动力性能研究

发布时间：2017-09-08 15:35

  本文关键词：直线提升式锻造操作机的动力学分析及驱动力性能研究

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【摘要】：随着我国装备制造业的发展,对大型铸锻件的需求和品质也在不断提高,锻造操作机作为生产大锻件的基本装备之一,与其他锻压设备联合使用完成锻造工艺,是提高锻造效率和锻件质量的重要设备。目前,我国对锻造操作机进行了比较深入研究,但与国外相比还存在很大差距,尤其在大型锻造操作机方面,缺乏关键技术,主要依靠国外进口。本文结合锻造的实际过程,对一种具有自主知识产权的锻造操作机进行了动力学分析和力学性能优化。具体研究内容如下:(1)简要介绍了直线提升式锻造操作机的结构,利用牛顿—欧拉法建立了其主运动机构的动力学数学模型,求解了其位置反解、速度反解和加速度反解,结合轨迹规划,利用MATLAB软件对动力学进行了求解,得到了不同运动过程中各液压缸的驱动力变化。(2)利用ADAMS软件建立了直线提升式锻造操作机的虚拟样机,对锻造操作机的动力学进行仿真分析,得到各液压缸的驱动力,并与理论求解值进行了对比分析。(3)基于动力学模型,为优化锻造操作机液压缸的驱动力,分析了优化变量和约束条件,利用MATLAB遗传算法工具箱,优化了锻造操作机的驱动力,并与优化前的驱动力进行了对比分析。(4)基于直线提升式锻造操作机的有限元模型,在载荷和边界约束条件下分析了其变形和应力分布,综合ANSYS和ADAMS软件建立了考虑杆件弹性变形的刚柔耦合操作机模型,并将分析结果与多刚体模型进行对比,得到柔性杆件对锻造操作机整机性能的影响。
【关键词】：锻造操作机 主运动机构 动力学分析 虚拟仿真 遗传算法 刚柔耦合
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG315
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究的背景及意义11-12
• 1.2 锻造操作机发展现状12-16
• 1.2.1 锻造操作机简介12-13
• 1.2.2 国外锻造操作机发展状况13-15
• 1.2.3 国内锻造操作机发展状况15-16
• 1.3 锻造操作机研究现状16-17
• 1.4 课题来源及研究意义17-19
• 第2章 直线提升式锻造操作机的动力学分析19-44
• 2.1 引言19
• 2.2 直线提升式锻造操作机主运动机构简介19-20
• 2.3 直线提升式锻造操作机的运动学反解20-24
• 2.3.1 直线提升式锻造操作机的位置反解20-22
• 2.3.2 直线提升式锻造操作机的速度反解22-23
• 2.3.3 直线提升式锻造操作机的加速度反解23-24
• 2.4 主运动机构各构件质心的速度及加速度的求解24-31
• 2.5 操作机主运动机构的动力学建模31-38
• 2.6 操作机主运动机构的动力学求解及分析38-40
• 2.6.1 锻造操作机质量尺寸参数设定38-39
• 2.6.2 锻造操作机的运动规划39-40
• 2.7 锻造操作机主运动机构动力学求解与分析40-42
• 2.7.1 升降运动各液压缸驱动力分析40-41
• 2.7.2 俯仰运动各液压缸驱动力分析41
• 2.7.3 缓冲运动各液压缸驱动力分析41-42
• 2.8 本章小结42-44
• 第3章 锻造操作机虚拟样机的建立与分析44-54
• 3.1 引言44
• 3.2 锻造操作机虚拟样机模型的建立44-47
• 3.2.1 ADAMS软件简介44-45
• 3.2.2 锻造操作机ADAMS样机的建立45-47
• 3.3 锻造操作机动力学仿真与分析47-51
• 3.3.1 升降运动动力学仿真分析47-49
• 3.3.2 俯仰运动动力学仿真分析49-50
• 3.3.3 缓冲运动动力学仿真分析50-51
• 3.4 操作机仿真与理论分析对比51-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 锻造操作机驱动力优化54-64
• 4.1 引言54
• 4.2 遗传优化算法概述54-55
• 4.3 锻造操作机驱动力优化55-61
• 4.3.1 优化目标的确定56
• 4.3.2 优化变量分析56-57
• 4.3.3 约束条件分析57-59
• 4.3.4 优化过程与结果59-61
• 4.4 优化前后驱动力对比分析61-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第5章 锻造操作机刚柔耦合建模与分析64-75
• 5.1 引言64
• 5.2 锻造操作机刚柔耦合模型的建立64-71
• 5.2.1 ANSYS简介65-66
• 5.2.2 锻造操作机有限元建模66-68
• 5.2.3 锻造操作机刚柔耦合虚拟样机建立68-71
• 5.3 柔性杆件对锻造操作机动力学性能的影响71-73
• 5.4 本章小结73-75
• 结论75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果81-82
• 致谢82

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本文编号：814848