大型筒节翻转机虚拟设计及性能分析

发布时间：2017-04-02 00:06

  本文关键词：大型筒节翻转机虚拟设计及性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：筒节是一种大型管状钢制零件,其作用是通过焊接的方式与其它零部件组合成化学材料存储罐的罐体或者压力容器的罐体。作为构成罐体的主要结构,大型筒节在各个领域都得到了广泛应用,使用需求量也随着全球工业产业的发展而迅猛增长。同时,对筒节加工质量的要求也越来越苛刻,怎样有效地解决对大型筒节的翻转、调运及输送等操作,成为筒节加工、制造和使用行业普遍重视的课题。本课题所设计的大型筒节翻转机,工作台为CL型,受力均匀,承载重量大,主要用于大型回转零件如筒节、钢卷和模具等的翻转操作。该翻转机为单自由度,由钝轮、销齿传动,CL型工作台翻转角度为90°,额定载荷300t,承载的最大筒节直径8m,筒节温度1250℃。本课题根据翻转机的主要功用和设计要求对大型筒节翻转机的设计方案进行确定;进而应用SolidWorks软件进行三维实体建模,初步完成翻转机的虚拟设计;然后应用ANSYS软件对其性能进行有限元仿真分析,根据分析结果进行改进,最终完成大型筒节翻转机的虚拟设计。论文主要从以下几方面对大型筒节翻转机进行研究:1.根据设计目标及市场现有翻转机产品,综合分析翻转机结构的整体布局,确定大型筒节翻转机的设计方案。2.应用SolidWorks软件,首先对大型筒节翻转机进行三维建模,再对装配体进行整体的干涉检查,最后对翻转机的工作过程进行运动仿真模拟分析。同时,对检测到的问题进行修改及完善,完成翻转机的初步设计。3.对筒节的翻转过程进行结构受力分析,求解力能参数。应用ANSYS等软件对大型筒节翻转机的主要传动部件(钝轮、销齿)进行强度和模态的有限元分析,确定各部件符合工作要求。4.应用ANSYS等软件对大型筒节翻转机整个模型进行瞬态温度场有限元分析,得出温度场分布云图,确定各个工作部件是否可以正常工作。5.根据分析结果和所得结论,对翻转机进行改进,并确定设计的合理性,证明本课题所设计的大型筒节翻转机符合最初的设计要求,保证设备能够安全使用。
【关键词】：翻转机 机构运动 虚拟设计 仿真分析
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1. 绪论11-18
• 1.1 课题研究背景11
• 1.2 选题意义11
• 1.2.1 理论意义11
• 1.2.2 现实意义11
• 1.3 大型筒节的应用11-12
• 1.4 翻转机发展现状12-16
• 1.4.1 国外发展现状12-14
• 1.4.2 国内发展现状14-16
• 1.5 课题研究内容16-17
• 1.6 本章小结17-18
• 2. 计算机辅助技术和软件介绍18-25
• 2.1 计算机辅助设计技术18-20
• 2.1.1 CAD技术概述18
• 2.1.2 CAD技术的发展18-19
• 2.1.3 CAD系统的组成19
• 2.1.4 CAD基本技术19
• 2.1.5 CAD常用软件19-20
• 2.2 计算机辅助工程技术20-21
• 2.2.1 CAE技术概述20
• 2.2.2 CAE技术的发展20
• 2.2.3 CAE主要软件20
• 2.2.4 有限元法的基本思想20-21
• 2.3 SolidWorks软件概述21-22
• 2.3.1 SolidWorks软件简介21
• 2.3.2 SolidWorks软件应用21
• 2.3.3 SolidWorks软件在本课题中的应用21-22
• 2.4 ANSYS软件概述22-24
• 2.4.1 ANSYS软件简介22
• 2.4.2 ANSYS软件主要功能22-23
• 2.4.3 ANSYS软件结构23
• 2.4.4 ANSYS软件特点23-24
• 2.4.5 ANSYS产品简介24
• 2.4.6 ANSYS软件在本课题中的应用24
• 2.5 本章小结24-25
• 3. 翻转机设计方案25-30
• 3.1 翻转机技术指标25-26
• 3.1.1 设备用途25
• 3.1.2 设备安装地点25
• 3.1.3 设备主要技术参数25
• 3.1.4 工装结构要求25-26
• 3.2 方案概述26-27
• 3.3 方案分析27-29
• 3.3.1 方案一L型液压传动翻转机27
• 3.3.2 方案二CL型钝轮、销齿传动翻转机27-29
• 3.4 方案确定29
• 3.5 本章小结29-30
• 4. 翻转机虚拟设计30-45
• 4.1 翻转机主体三维建模30-33
• 4.2 驱动系统设计及建模33-38
• 4.2.1 计算翻转最大扭矩33-34
• 4.2.2 钝轮、销齿设计计算34-36
• 4.2.3 钝轮、销齿三维实体建模36-37
• 4.2.4 装配销齿后验证最大扭矩37-38
• 4.3 其他部件的选择及建模38-40
• 4.3.1 各部件选择38-40
• 4.3.2 各部件建模40
• 4.4 翻转机装配和干涉检查40-42
• 4.5 翻转机运动仿真42-44
• 4.6 本章小结44-45
• 5. 翻转机主要零件强度与模态分析45-65
• 5.1 钝轮弯曲应力分析45-52
• 5.1.1 齿轮弯曲应力传统理论分析45-46
• 5.1.2 钝轮弯曲应力有限元分析46-51
• 5.1.3 数据分析和比较51-52
• 5.2 钝轮、销齿接触分析52-59
• 5.2.1 接触分析简介52-54
• 5.2.2 钝轮、销齿接触应力有限元分析54-58
• 5.2.3 数据分析和比较58-59
• 5.3 钝轮模态分析59-64
• 5.3.1 模态分析简介59-60
• 5.3.2 钝轮模态有限元分析60-62
• 5.3.3 数据分析62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 6. 翻转机热力学分析及改进65-79
• 6.1 热力学分析简介65-67
• 6.1.1 热力学分析目的66
• 6.1.2 Workbench热力学分析66
• 6.1.3 基本传热方式66-67
• 6.2 热传导的数学模型67-68
• 6.2.1 能量平衡方程67-68
• 6.2.2 热传导的控制微分方程68
• 6.3 翻转机热分析模型的简化68-69
• 6.4 翻转机温度场分析69-75
• 6.4.1 翻转机稳态热分析69-72
• 6.4.2 翻转机瞬态热分析72-74
• 6.4.3 数据分析74-75
• 6.5 翻转机结构改进75-78
• 6.5.1 选择隔热材料75-76
• 6.5.2 隔热性能分析76
• 6.5.3 翻转机结构确定76-78
• 6.6 本章小结78-79
• 结论79-81
• 参考文献81-83
• 致谢83-84
• 作者简介84-85

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