斗式提升机的参数化设计及仿真分析

发布时间：2017-09-17 12:22

  本文关键词：斗式提升机的参数化设计及仿真分析

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【摘要】：斗式提升机是一种连续输送机械，通常将物料垂直提升，在某些特殊条件下也可倾斜运送。料斗通过尾部自动装料，在运转过头部链轮后又自行抛料。已在水泥、冶金与食品储运等行业获得了普遍的使用。 本文结合NE150斗式提升机的结构设计，提出将参数化设计及动力学仿真用于斗式提升机的设计，并研究了相关的理论与技术问题。 本文对斗式提升机的运行理论展开了较深入的研究。首先，建立了斗式提升机系统的多自由度运动微分方程，得到了链节张力的计算方法；其次，研究了斗式提升机离心式卸料方式的物料抛出规律，寻找出对抛料性能产生影响的主要相关参数，为斗式提升机头部壳体的设计奠定了一定的理论基础。 针对现有斗式提升机实际运行中存在的问题，对斗式提升机重要零部件进行了不同程度的结构改进，使之更加满足现代生产的需求。 将参数化设计用于斗式提升机的开发，，提升了机械产品设计的效率与质量。利用尺寸驱动，不仅可以让用户对设计产品有了较为直观准确的了解，而且可以任意修改设计对象的尺寸。在高级的CAD软件中，所有参与设计过程的参数均可以看作为变量，并且可以建立起彼此间的约束与表达式。这些参数间的联系能够越过CAD软件的各个板块，进而实现这些参数的全相关。参数化设计为完成机械设计自动化奠定了前提与基础。 斗式提升机的输送链提升高度较高，故链节数较多，其动力学仿真分析有一定难度，一般都是采用缩小模型或者非完整建模进行仿真分析。本文对斗式提升机创建了完整的三维实体模型，并完成了动力学仿真，通过宏命令的应用解决了链节数较多的情况下仿真难问题。在仿真的基础上，对输送链系统的链条抖动量、从动轮角速度变化、啮合冲击力及链条最大张力进行了分析研究。 在动力学仿真的基础上，对斗式提升机的关键零部件在一定载荷作用下的应力、应变状态进行了有限元分析，得出了它们在实际工况影响下的应变状态与应力分布规律，不但可以快速、准确地对其强度与刚度等进行校核，而且能够直观地反映其应力集中的位置，也能够便利地查询其上任何位置的应力和变形值。
【关键词】：斗式提升机 运行理论 参数化设计 动力学仿真 有限元分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH22
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 国内外提升机的发展历史与研究现状12-13
• 1.2.1 国内外输送机的发展历史12
• 1.2.2 我国斗式提升机的研究现状12-13
• 1.2.3 斗式提升机的发展趋势13
• 1.3 斗式提升机系统组成和分类13-18
• 1.3.1 斗式提升机的组成14-15
• 1.3.2 斗式提升机的工作原理15-16
• 1.3.3 斗式提升机的分类16-18
• 1.4 本文研究的主要内容18-19
• 第二章 斗式提升机系统的运行理论19-31
• 2.1 斗式提升机系统的基本动力学方程19-21
• 2.2 斗式提升机系统装料方式21-22
• 2.3 斗式提升机的卸料过程分析22-28
• 2.3.1 物料卸料时的运动学分析22-27
• 2.3.2 物料卸料时的运动学描述27-28
• 2.4 斗式提升机的设计计算28-30
• 2.4.1 提升能力计算28-29
• 2.4.2 料斗容积计算29
• 2.4.3 链条最大张力计算29-30
• 2.4.4 输送电动机功率计算30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 斗式提升机的结构设计31-41
• 3.1 斗式提升机头部结构及其改进设计31-37
• 3.1.1 斗式提升机传动方式选择31-34
• 3.1.2 斗式提升机头轴的结构改进设计34-35
• 3.1.3 斗式提升机头部链轮的改进设计35-37
• 3.2 斗式提升机机壳结构设计37-38
• 3.2.1 斗式提升机头部机壳结构设计37
• 3.2.2 斗式提升机中间机壳结构设计37-38
• 3.2.3 斗式提升机尾部机壳结构设计38
• 3.3 斗式提升机尾部结构及其改进设计38-40
• 3.3.1 斗式提升机尾轮的改进设计38-39
• 3.3.2 斗式提升机尾部密封的设计39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 斗式提升机参数化 CAD 系统研究41-57
• 4.1 现代设计方法概述41-42
• 4.2 参数化 CAD 系统开发理论基础42-43
• 4.2.1 参数化设计概述42-43
• 4.2.2 参数化绘图的方法43
• 4.3 基于 UG 的三维参数化设计方法43-46
• 4.3.1 UG 的几种参数化方法43-45
• 4.3.2 程序设计法的二次开发工具45-46
• 4.4 斗式提升机 CAD 系统参数化设计46-56
• 4.4.1 环境变量的设置与注册47-48
• 4.4.2 创建斗式提升机常用零件参数化模型样板48-49
• 4.4.3 系统用户化交互界面的建立49-53
• 4.4.4 创建参数化可执行程序53-54
• 4.4.5 斗式提升机参数化设计系统运行范例54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 斗式提升机的仿真与有限元分析57-71
• 5.1 斗式提升机输送链系统模型的建立57-59
• 5.1.1 输送链系统模型简化57-59
• 5.1.2 输送链系统模型装配组成59
• 5.2 斗式提升机输送链系统动力学仿真59-62
• 5.2.1 输送链传动模型的导入59-60
• 5.2.2 创建约束60-61
• 5.2.3 添加驱动61
• 5.2.4 施加载荷61-62
• 5.2.5 验证模型62
• 5.3 仿真结果分析62-65
• 5.3.1 链条抖动量63
• 5.3.2 尾轮旋转速度变化63-64
• 5.3.3 啮合冲击力变化64-65
• 5.3.4 链条张力65
• 5.4 斗式提升机重要零件的有限元分析65-69
• 5.4.1 头轴的有限元分析65-67
• 5.4.2 内链节的有限元分析67-68
• 5.4.3 外链节的有限元分析68-69
• 5.5 本章小结69-71
• 第六章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 研究展望72-73
• 参考文献73-77
• 作者简介77-78
• 致谢78

【参考文献】

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本文编号：869389