液压闸式剪板机的结构优化设计

发布时间：2017-08-31 10:39

  本文关键词：液压闸式剪板机的结构优化设计

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【摘要】：在现代工业中,剪板机是一种使用上下剪刃来剪断板料的金属加工设备。目前国内大部分剪板机的设计依旧是采用机床传统设计方法,设计人员借助经验公式、经验数据、图表和手册完成剪板机的设计,此种设计方法存在很大的局限性,不能有效的改善剪板机的应力分布,提高剪切性能。本文以QC11Y-16×2500型液压闸式剪板机为研究对象,在有限元分析方法的基础上,从剪板机参数化建模、静力学分析、动力学分析以及结构优化设计等方面进行了研究。本文的主要内容如下:(1)计算剪板机的力学性能参数,对剪板机各部件进行受力分析;对剪板机机架和上刀架等主要部件进行参数化建模,为有限元分析提供模型基础。(2)对机架和上刀架进行静力学分析,分别在机架和上刀架上施加移动载荷模拟实际剪切过程,得到各个剪切位置的应力应变分布规律,校核了剪板机的强度和刚度;对剪板机的关键部位进行刚度分析,得出不同剪切位置对关键部位刚度的影响。(3)对剪板机机架进行模态分析,获取机架结构的前十阶固有频率及相应振型,分析各阶振型对剪板机工作性能的影响,找出机架易疲劳破坏的区域,为之后的优化设计提供一定的参考。(4)在静力学分析的基础上,在保证剪板机工作性能的前提下,以剪板机机架结构质量最轻为目标,对机架进行拓扑优化设计和尺寸优化设计;比较两种优化方案的优劣,选择较为合理的机架结构优化方案,得到了一种新型的剪板机设计方法。
【关键词】：剪板机 有限元分析 静力学分析 模态分析 结构优化设计
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG502
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 剪板机的研究现状11-13
• 1.1.1 剪板机简介11
• 1.1.2 剪板机国内外研究现状11-13
• 1.2 剪板机的发展趋势13
• 1.3 课题的来源及研究意义13-14
• 1.3.1 课题来源13
• 1.3.2 课题研究背景13-14
• 1.3.3 课题的意义14
• 1.4 主要研究内容及章节安排14-17
• 1.4.1 课题主要研究内容14-15
• 1.4.2 章节安排15-17
• 第二章 液压闸式剪板机及力学模型建立17-28
• 2.1 剪板机的分类17
• 2.2 闸式剪板机的剪切原理和特点17-19
• 2.2.1 闸式剪板机的剪切原理17-18
• 2.2.2 液压闸式剪板机的特点18-19
• 2.3 液压闸式剪板机的组成19-20
• 2.3.1 机架19
• 2.3.2 上刀架19
• 2.3.3 压料装置19
• 2.3.4 间隙调整装置19-20
• 2.3.5 传动装置20
• 2.4 液压闸式剪板机设计参数20-25
• 2.5 结构分析25
• 2.6 剪板机三维模型的建立25-27
• 2.7 本章小结27-28
• 第三章 液压闸式剪板机静力学性能分析28-47
• 3.1 有限元法的基本理论28-31
• 3.2 有限元方法31-32
• 3.3 液压闸式剪板机有限元分析32-43
• 3.3.1 液压闸式剪板机模型的建立32-33
• 3.3.2 材料性能参数33-34
• 3.3.3 网格的划分34-35
• 3.3.4 边界约束条件及加载说明35-36
• 3.3.5 结果分析36-43
• 3.4 剪板机关键部位的刚度分析43-46
• 3.4.1 关键部位的应变结果43
• 3.4.2 关键部位的应变结果分析43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 液压闸式剪板机的模态分析47-53
• 4.1 模态分析理论基础47-48
• 4.2 模态的提取方法48
• 4.3 剪板机机架的模态分析48-51
• 4.3.1 建立机架有限元模型48
• 4.3.2 加载及求解48
• 4.3.3 扩展模态48-49
• 4.3.4 模态分析结果49-51
• 4.4 结果分析51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 液压闸式剪板机机架的优化设计53-64
• 5.1 结构优化设计概述53-54
• 5.1.1 结构优化设计的数学模型53-54
• 5.1.2 主要优化方法54
• 5.2 剪板机机架的拓扑优化设计54-59
• 5.2.1 机架结构拓扑优化三要素55-56
• 5.2.2 机架结构拓扑优化仿真分析56
• 5.2.3 机架结构拓扑优化结果分析56-57
• 5.2.4 拓扑优化后机架模型的建立与结构分析57-59
• 5.3 剪板机机架的尺寸优化设计59-62
• 5.3.1 机架结构尺寸优化三要素59-60
• 5.3.2 机架结构尺寸优化仿真分析60
• 5.3.3 机架结构尺寸优化结果分析60-61
• 5.3.4 尺寸优化后机架模型的结构分析61-62
• 5.4 优化方案的比较与选择62
• 5.5 本章小结62-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 研究总结64
• 6.2 工作展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和专利71
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目71

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本文编号：765122