轧机减速器箱体结构优化设计

发布时间：2017-05-01 17:03

  本文关键词：轧机减速器箱体结构优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,国内最大轧机减速器的电机功率为2X7000kW,输出扭矩为2675kNm,总重达320吨。箱体是轧机减速器所有部分中结构和受力最复杂的部件。它不但要满足刚度、强度的使用要求外,而且还要达到结构紧凑、制造方便、重量轻等各方面要求,所以必须采用目前较为先进的设计方法对其进行结构优化设计。本文以冷轧铝板带主传动专用轧机减速器箱体作为研究对象,利用ANSYS Workbench软件对箱体进行结构分析和优化设计,具体工作包括以下内容：第一,论文根据轧机减速器的工作环境特点和装配型式的要求对箱体的结构进行研究,设计减速器的各个参数,以此确定箱体的结构,利用SolidWorks软件进行箱体的参数建模。第二,SolidWorks和ANSYS Workbench之间具有无与伦比的兼容性,将简化后的箱体模型成功导入ANSYS Workbench分析程序。借助ANSYS Workbench软件,利用有限元分析理论对箱体进行静力分析,分别获得了两种工况下箱体的等效应力、总变形云图,确定了结构的安全系数。第三,根据静力分析结果,依据优化设计理论并利用ANSYS Workbench优化设计工具,以箱体的重量为目标,上、中、下箱体的壁厚为设计变量,对其结构优化设计,使其重量减少10%。最后,对优化后的箱体进行了模态分析,得到固有频率和振型,避免箱体受到外界激励发生共振现象。本文是集设计、建模、分析、优化于一体的研究,为产品的设计和改进提供了可靠的依据,为他人的设计工作也起到了指导作用。
【关键词】：轧机减速器箱体 有限元 优化设计 参数化建模 ANSYS Workbench
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.46;TG333
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题来源及背景8-10
• 1.2 国内减速器的发展现状10
• 1.3 轧机减速器的发展现状10-11
• 1.4 结构优化设计的发展现状11-13
• 1.5 本文的主要研究内容13-15
• 2 轧机减速器箱体结构分析与参数设计15-47
• 2.1 轧机减速器的技术参数15
• 2.2 轧机减速器的结构特点15-18
• 2.3 轧机减速器的装配型式18
• 2.4 齿轮参数的设计18-27
• 2.4.1 传动比的分配19-20
• 2.4.2 中心距的确定20
• 2.4.3 模数的确定20-21
• 2.4.4 齿数、螺旋角的确定21
• 2.4.5 齿轮的疲劳强度校核21-27
• 2.4.6 齿轮参数的确定27
• 2.5 轴的设计27-28
• 2.6 箱体的结构设计28-46
• 2.6.1 齿轮的受力分析28-29
• 2.6.2 轴承型号的确定29-39
• 2.6.3 其它部分设计39-42
• 2.6.4 轧机减速器结构的确定42-44
• 2.6.5 轧机减速器箱体的实体模型建立44-46
• 2.7 本章小结46-47
• 3 轧机减速器箱体的静力分析47-58
• 3.1 轧机减速器箱体有限元模型的建立47-50
• 3.1.1 箱体实体模型的简化47-48
• 3.1.2 材料属性的定义48-49
• 3.1.3 网格划分49-50
• 3.2 施加载荷和约束50-52
• 3.2.1 箱体载荷的处理50-51
• 3.2.2 加载和求解51-52
• 3.3 分析结果52-57
• 3.4 本章小结57-58
• 4 轧机减速器箱体结构优化设计58-76
• 4.1 结构优化设计的基本原理和算法58-60
• 4.2 结构优化设计的类型60-62
• 4.3 轧机减速器箱体的拓扑优化62-66
• 4.3.1 拓扑优化模型建立及定义约束条件62-63
• 4.3.2 轧机减速器箱体的拓扑优化及结果分析63-66
• 4.4 轧机减速器箱体尺寸优化66-75
• 4.4.1 尺寸优化流程66
• 4.4.2 ANSYS Workbench尺寸优化方法66-68
• 4.4.3 轧机减速器箱体优化流程68
• 4.4.4 轧机减速器箱体优化变量的确定68-69
• 4.4.5 轧机减速器箱体优化过程和结果分析69-75
• 4.5 本章小结75-76
• 5 轧机减速器箱体的固有振动特性分析76-84
• 5.1 模态分析的基础知识76-77
• 5.1.1 模态分析理论77
• 5.1.2 有预应力的模态分析77
• 5.2 模态分析的步骤77-78
• 5.3 轧机减速器箱体模态分析结果78-83
• 5.4 本章小结83-84
• 结论84-86
• 参考文献86-88
• 致谢88-89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 汪树玉，刘国华，包志仁;结构优化设计的现状与进展[J];基建优化;1999年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 刘雄波;基于SolidWorks的通用减速器模块化设计研究[D];武汉理工大学;2006年

2 刘晓琳;减速器齿轮箱的有限元分析和拓扑优化设计[D];大连理工大学;2013年

3 孙雷;立磨行星减速器箱体结构优化设计[D];大连理工大学;2013年

  本文关键词：轧机减速器箱体结构优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：339281