基于有限元分析的瓷砖磨边机横梁组件优化设计研究

发布时间：2021-08-26 00:05

　　磨边机是瓷质砖深加工工序中的重要一环,直接影响瓷质砖生产精度和产品质量,而横梁组件作为承载磨边轮、压梁、转臂机构等的关键机构,直接关系到磨边机的生产性能和加工质量,提高横梁组件的关键在于提高其静动态特性。本文首先介绍了干磨磨边机的结构组成及生产工艺,通过对比不同尺寸下倾覆力矩的大小,确定最大工况的瓷质砖规格尺寸。以砂轮磨削力大小差异为基础,建立横梁组件工况下的力学模型,根据力的平移原理,得到磨削调条件下横梁组件的载荷条件。其次,通过在ANSYS有限元分析软件中划分网格、添加约束、施加载荷等步骤对横梁组件进行静动态特性分析,得到其静态和动态特性云图,为下一步的关键尺寸灵敏度分析和结构优化方案的提出奠定了基础。再次,以横梁组件的关键尺寸为设计变量,以工况下的最大变形量作为目标函数,以最大应力值、总质量、一阶固有频率作为约束条件,利用DOE方法分析得到设计变量的灵敏度大小。以此为依据,利用ANSYS软件计算出在目标函数及约束条件下的多个设计点,利用MOGA算法筛选出最优设计点,并分析其静动态特性进行验证。然后,在原结构的基础上,设计了横梁中端添加支撑部件、横梁主机架板型倒置的两种方案,利用三... 

【文章来源】：佛山科学技术学院广东省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

干磨磨边机机械结构装配示意图

第二章磨边机磨削力计算及横梁受力计算10图2.2磨边机磨过程2.2瓷砖尺寸的选取磨边机在工作时，受到的载荷包括磨削力引起的振动载荷、皮带的均布面载荷、支架的支撑力等，故瓷质砖尺寸大小的差异必然会影响横梁的受力状况，根据瓷砖截面选择对横梁产生最大倾覆力矩来选取所研究的瓷砖尺寸。对倾覆力矩影响最大的是瓷砖的重力与对应垫板对其的弹力大小，垫板对瓷砖的均布面载荷主要来源于四个弹簧对瓷砖的弹力，如下所示：f=kx（2.1）式中f为弹簧对瓷砖的弹力；k为弹簧的弹性系数，k=5.93N/mm；△x为弹簧压缩长度。倾覆力矩示意图如下：

第二章磨边机磨削力计算及横梁受力计算11图2.3倾覆力矩示意图由于两皮带间距离近似于零，故弹簧压缩长度近似于不同规格的厚度。选取300×300、500×500、600×600、800×800、1000×1000的瓷砖规格，计算不同尺寸规格下单边横梁的倾覆力矩，如表2.3所示。其大小由四个弹簧与瓷砖自身重力决定，确定引起倾覆力矩最大的瓷砖规格，确定研究对象。倾覆力矩计算公式如下：M=FL=(4f+G)L（2.2）式中F为该截面上所受合力；f为弹簧对瓷砖的弹力；G为该尺寸规格下瓷砖的重力；L为该瓷质砖尺寸下导轴座到轴承座的距离，如图2.4所示。图2.4导轴座到轴承座距离示意图


本文编号：3363134