仿形飞锯机的分析与研究

发布时间：2020-11-18 00:29

　　 伴随着经济的飞速发展,国民经济对钢管的需求与日俱增。飞锯机作为生产线上将钢管随动切断的设备,在钢管的生产加工过程中起到了至关重要的作用。对于飞锯机设计的研究日益成为学术研究中的热点。针对于大型的方管,传统的飞锯机有着能耗高、精度低、可靠性差等缺点。因此,研究适用于大型方管的新型仿形飞锯机成为了钢管飞锯机行业发展的必由之路。本文以尺寸为300mm×300mm的方管为例,对钢管飞锯机进行分析研究。本文的研究内容主要如下:设计飞锯机锯切系统的运动过程对飞锯机的追踪系统进行运动规划。经过研究,采用sin2α方式进行追踪运动。这样可以在高效完成追踪任务的前提下有效的避免冲击载荷的产生,降低对于电动机和飞锯机其余部分的冲击。设计飞锯机的锯切系统根据已经有的研究成果,进行飞锯机锯切系统的设计工作。其中将包含锯切系统的总体结构设计,参数选择,零件设计等内容。其要求为满足外形尺寸为300mm×300mm,壁厚为6-10mm钢管的加工需要。利用Solidworks软件对零件进行实体建模并完成装配。基于ADAMS的飞锯机锯切系统功率优化设计在方管的锯切加工过程中,在切削到钢管角部的位置时,会产生一段空行程,这段空行程将史功率产生很大的波动。本节将通过对走刀轨迹优化,使这段空行程的功率波动降到最小。其思路是将已经在Solidworks中完成的模型导入到ADAMS中,添加运动副,电动机等。通过一系列函数实现运动仿真。以此为基础进行运动学分析、动力学分析、优化设计。最终使飞锯机的功率波动系数下降了32.46%。基于ANSYS的飞锯机关键零件的有限元分析、优化设计与可靠性设计。本节对飞锯机锯切系统的关键零件进行校核。其内容主要包括利用ANSYS软件建模加载,测出其最大等效应力。对关键部件进行了优化设计,使摇臂机构外壳质量下降了41.27%。对关键零件进行可靠性设计,求解验证零件在工作时是否安全。并运用了模态分析,测出了零件在不同的频率下的共振情况。
【学位单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG561
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究来源及背景
        1.1.1 钢管产业的发展现状
        1.1.2 钢管的种类及制造流程
        1.1.3 飞锯机在钢管生产过程中的作用
    1.2 国内外飞锯机发展现状
    1.3 目前国内外研究所存在的问题
    1.4 飞锯机锯切系统的研究意义与主要内容
第二章 飞锯机追踪系统的运动控制分析
    2.1 概述
    2.2 钢管飞锯机的结构介绍
        2.2.1 钢管的加工参数
        2.2.2 飞锯机的整体结构
    2.3 追踪系统的运动分析
    2.4 对各阶段运动的设计
    2.5 本章小结
第三章 钢管飞锯机锯切系统设计与建模
    3.1 飞锯机锯切系统的结构分析
        3.1.1 大盘自转系统
        3.1.2 锯片自转系统
        3.1.3 摇臂系统
        3.1.4 径向进给系统
    3.2 基于Solidworks的建模过程
        3.2.1 Solidworks软件概述
        3.2.2 主要零件的建模及装配
        3.2.3 干涉检查
    3.3 本章小结
第四章 基于ADAMS的飞锯机仿真与优化
    4.1 仿形锯切过程的工作原理
    4.2 锯片相关参数选择与计算
        4.2.1 关于锯片尺寸的分析
        4.2.2 每齿进给量与进给速度分析计算
        4.2.3 锯切力的计算
    4.3 基于ADAMS的仿真
    4.4 仿真相关参数的确定
        4.4.1 锯片中心位置的计算
        4.4.2 关于锯片与钢管内外壁交点的位置
        4.4.3 关于侧吃刀量的计算
        4.4.4 载荷的综合表达式
    4.5 仿真与优化
    4.6 本章小结
第五章 基于ANSYS的关键部件有限元计算与可靠性设计
    5.1 有限元法简介
    5.2 基于ANSYS的关键零件的分析
        5.2.1 关于输出轴的受力分析与校核
        5.2.2 关于输出轴的模态分析
        5.2.3 关于外壳的受力分析与校核
        5.2.4 关于外壳的模态分析
    5.3 基于ANSYS的摇臂系统外壳的轻量化设计
        5.3.1 概述
        5.3.2 确定设计变量
        5.3.3 优化设计
    5.4 关于减速器外壳的可靠性设计
        5.4.1 传统的强度校核
        5.4.2 可靠性设计介绍
        5.4.3 外壳的可靠性设计
    5.5 本章小结
第六章 论文总结与课题展望
    6.1 论文总结
    6.2 课题展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢

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本文编号：2888103