基于虚拟样机技术的振动筛动力学分析及优化设计

发布时间：2020-07-15 04:40

【摘要】： 振动筛作为物料分级设备,因其结构简单、工作可靠等优势,被广泛应用于建筑、选煤、选矿、冶金、石化、粮食等工业领域。振动筛分机通过施加于筛体的振动,使物料松散、分层、透筛,同时传送物料,从而达到物料分级筛分的目的。振动筛分机械作为成套生产设备中重要的组成部分,其筛分效果和工作稳定性对后续作业效率有着极其重要的影响。虚拟样机技术是指在产品设计开发过程中,将分散的零部件设计和先进的分析技术揉和在一起,在计算机上建造出产品的整体模型,并针对该产品在投入使用后的各种工况进行仿真分析,预测产品的整体性能,进而改进产品设计、提高产品性能的一种新技术。本论文以实验室惯性振动筛为研究对象,基于虚拟样机及其协同仿真技术,利用有限元分析软件ANSYS和多体动力学软件ADAMS的平台和分析技术,建立振动筛的刚柔耦合模型。基于多体动力学仿真技术对振动筛的运动特性进行分析,利用瞬态动力学方法对振动筛主要受力零部件进行应力分析,并在此基础上对振动筛上的激振横梁进行优化设计,以加强振动筛的整体性能,使振动筛达到最佳设计效果。本论文主要开展了以下几个方面的工作: (1)理论分析基于惯性振动筛主要结构及其工作原理,建立惯性振动筛的动力学模型。利用惯性振动筛振动微分方程推导出其在工作时的速度、加速度、振幅和相位差计算公式;给出了隔振系统弹簧刚度、隔振系统传递率、质心以及驱动电机功率等振动筛主要动力学参数的计算方法,为本论文的分析过程提供理论依据。 (2)三维建模利用Pro/e建模软件建立惯性振动筛零件实体模型,根据惯性振动筛的组成和零件间的装配关系,建立振动筛的装配体模型。 (3)多刚体动力学分析将建立好的惯性振动筛三维实体模型利用Mechanism/Pro模块导入到ADAMS中,在ADAMS/View中对模型施加约束、运动和载荷,建立惯性振动筛刚体动力学模型,并对其进行仿真分析,得到振动筛筛箱质心位移曲线和隔振弹簧支反力曲线,求解隔振系统传递率,验证惯性振动筛刚体模型的正确性。 (4)刚柔耦合动力学分析在ANSYS平台下建立激振横梁的有限元模型,对其进行网格划分和模态分析,生成模态中性文件,利用ADAMS/Flex模块将模态中性文件导入到ADAMS中,建立惯性振动筛的刚柔耦合动力学模型,对其进行仿真分析,得到振动筛筛箱质心位移曲线并验证模型。最后得到应用于ANSYS瞬态动力学分析和优化设计的载荷谱(.lod文件)。 (5)瞬态动力学分析及优化设计将刚柔耦合分析生成的载荷谱文件导入ANSYS,对其进行瞬态动力学分析,得到惯性振动筛在启动和稳定工作状态下,激振横梁最大应力随时间的变化曲线以及共振时激振横梁的应力云图;以激振横梁的板厚为设计变量,刚度和强度为状态变量,体积最小为目标函数对激振横梁进行优化设计,优化后激振横梁的质量减小了29.4%,根据验证优化结果即满足激振横梁的强度和刚度要求,也能够保证振动筛筛分效果,达到预期的优化目的。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH237.6

【引证文献】