中间坯快速剪切挤压连接机构研究

发布时间：2017-10-31 23:10

  本文关键词：中间坯快速剪切挤压连接机构研究

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【摘要】：传统钢材的轧制模式是间断性、单坯轧制,效率低、设备使用寿命短、合格率低、稳定性不好。而无头轧制是将粗轧后的方形中间坯在中间辊道上连接起来并连续通过精轧机组进行轧制,可以提高轧材的质量稳定性,板带精度和成材率,提高生产率,因此中间坯连接是实现无头轧制的关键技术。现有的感应焊接中间坯连接方法主要存在的问题为:设备庞大而贵重,焊接时间长,不利于对现有轧线的改造。本文提出一种用于实现中间坯随上下刀一起平动进行剪切挤压运动的6杆1滑块机构,并对该机构进行了如下研究:首先,通过对无头轧制技术的分析,提出一种剪切挤压中间坯连接的机构,分析了该机构的工作机理,计算了机构的自由度,建立了该机构的ADAMS多刚体模型,对上下刀进行了运动学分析。基于复数矢量法推导了机构的运动学方程,对机构进行了受力分析,为下一步的机构优化奠定基础。其次,建立了机构的设计变量、约束条件和目标函数,利用MATLAB工具箱中的遗传算法对机构进行了优化,得到了机构运行的最优尺寸。在连接过程中,上刀尖水平方向上的平均速度由滞后的1.23%变为超前的2.32%,下刀尖水平方向上的平均速度由超前的0.32%变为超前的4.28%,上下刀尖的最小距离由3.99mm变为16.9mm,改进后的机构更加合理。最后,对机构进行了结构设计和校核,确定了各个构件的具体尺寸,选择出合适的电机、联轴器、减速器、制动器等,并对其进行校核验证。基于Solidworks建立了主轴的有限元模型,并对其进行受力分析,得到它的应力分布图。论文研究为无头轧制中间坯连接设备的设计奠定了理论基础。
【关键词】：无头轧制 快速剪切挤压 中间坯 运动学 机构优化 MATLAB 有限
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 本论文的研究背景10-11
• 1.2 无头轧制11-12
• 1.2.1 无头轧制技术在板带生产线上的应用11-12
• 1.2.2 无头轧制技术在棒材生产线上的应用12
• 1.3 无头轧制技术的发展及国内外研究现状12-15
• 1.3.1 国外研究现状13-14
• 1.3.2 国内研究现状14-15
• 1.4 课题来源及研究内容15-17
• 1.4.1 课题来源15-16
• 1.4.2 研究内容16-17
• 第2章 中间坯剪切挤压连接机构17-25
• 2.1 设计方案的选择17-19
• 2.1.1 中间坯静态连接实验17-18
• 2.1.2 中间坯快速剪切挤压连接机构18-19
• 2.2 机构多刚体模型19-21
• 2.3 机构运动学仿真21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 机构运动学与力分析25-40
• 3.1 连接机构运动学分析25-30
• 3.2 连接时间的计算30-32
• 3.3 连接机构力分析32-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 基于遗传算法的机构优化40-53
• 4.1 优化设计数学模型建立40-46
• 4.1.1 设计变量40
• 4.1.2 约束条件40-44
• 4.1.3 目标函数44-45
• 4.1.4 优化模型数学表示45-46
• 4.2 优化模型特性及优化方法选择46-49
• 4.3 优化计算及结果分析49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 结构设计计算和校核53-70
• 5.1 结构设计53-54
• 5.1.1 传动方式的选择53
• 5.1.2 连接装置结构设计53-54
• 5.2 压合力、压合力矩的计算54-58
• 5.2.1 压合力的计算54-57
• 5.2.3 压合力矩的计算57-58
• 5.3 压合功的计算58
• 5.4 电动机的功率计算及类型选择58-60
• 5.4.1 主轴上的静力矩的计算58-59
• 5.4.2 电动机功率的计算59-60
• 5.5 减速器的选择60
• 5.5.1 总传动比的确定60
• 5.5.2 三级减速器的选取60
• 5.6 主要零部件的设计计算及强度刚度的校核60-67
• 5.6.1 刀头的设计与材料的选择61
• 5.6.2 轴的设计计算和校核61-64
• 5.6.3 联轴器的选择与校核64-65
• 5.6.4 键的选择和校核65
• 5.6.5 制动器的选择65-66
• 5.6.6 离合器的选择66
• 5.6.7 对电动机的校核66-67
• 5.7 基于Solidworks的主轴受力分析67-69
• 5.8 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果76-77
• 致谢77-78
• 作者简介78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王睿;张军伟;孙立雄;高忠林;;基于遗传算法的无头轧制技术闪光焊机行走系统[J];电焊机;2013年08期

2 张晓力;付成安;;无头轧制技术的发展与应用[J];河北冶金;2012年04期

3 刘旭辉;成小军;吴浩鸿;刘震宇;吴迪;;CSP生产线半无头轧制技术研究与应用[J];金属材料与冶金工程;2012年02期

4 夏建芳,周新衡;IHI摆式飞剪剪切机构优化设计[J];机械设计与研究;2003年03期

5 张志勤;高真凤;何立波;;ESP无头连铸连轧带钢工艺的创新与展望[J];炼钢;2010年06期

6 刘旭辉;吴浩鸿;成小军;;涟钢半无头轧制技术应用研究新进展[J];涟钢科技与管理;2011年04期

7 昌先文;刘谦;;我国薄板坯连铸连轧技术主要特点及发展趋势[J];山东冶金;2011年02期

8 张冶;;薄板坯连铸连轧改造为无头轧制产线的分析及展望[J];世界钢铁;2012年02期

9 范云霄;牟波;管聪聪;;基于ADAMS的八连杆压力机的优化设计[J];机械制造与自动化;2014年02期

10 Siciliano Fulio;;Mathematical Model of Microstructure Evolution of X60 Line Pipe Steel During CSP Hot Rolling[J];Journal of Iron and Steel Research(International);2010年01期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 焦景民;;意大利阿维迪无头轧制技术[A];2010年全国轧钢生产技术会议文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 杨雄飞;[N];世界金属导报;2012年

，

本文编号：1124162