锻造操作机夹持性能的仿真实验研究

发布时间：2017-09-04 06:08

  本文关键词：锻造操作机夹持性能的仿真实验研究

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【摘要】：锻造操作机是快锻液压机组中重要的辅助设备之一,能够极大地提高液压机的使用效率,改善工作环境,减轻工人劳动强度。随着我国制造业的高速发展,对构件数量和质量的需求也迅速提高,开展操作机的基础科学研究,对提升我国巨型重载制造装备的独立设计、制造能力和国际竞争力具有重要的意义。国家973计划项目“巨型重载操作装备的基础科学问题”,围绕3个基础问题,开展了7个课题研究,部分工作已有突出进展和重要创新。但是在锻造操作机夹持机理和夹持力研究方面,仍然缺乏有效突破,操作机夹持力分析计算已成为制约重载操作机夹紧装置结构设计的瓶颈。本课题研究是基于允许锻件下垂偏转的工况,对锻造操作机夹持力进行理论分析,阐述基于允许锻件下垂偏转的夹持力计算方法,分析影响夹持状态的相关因素;根据大型锻造操作机夹持机构的设计原理和实际应用工况,设计夹持机构实验装置,为实验研究提供条件;结合理论分析思路,利用实验装置测试夹持机构在不同条件下的夹持力;建立夹持机构实验装置虚拟仿真模型并进行仿真分析;综合研究夹持机构实验装置的夹持力计算结果、实验测试数据和仿真结果,明确锻造操作机夹持力确定方法。论文对基于允许锻件下垂偏转的锻造操作机夹持力进行了理论分析,根据分析结果提出了实验研究方案;在夹持力实验装置设计中,解决了下垂偏角的测量问题,并利用BALLUFF BSI_MOD_0002角度传感器简化了夹持力动态测试结构。论文采用ANSYS Workbench对实验装置的夹持机构模型进行了有限元仿真,分析了夹持机构各零部件的应力分布规律;运用ANSYS经典仿真分析了钳口与工件接触面上的接触应力,仿真结果表明其接触应力并不是按线性规律分布;运用ADAMS动力学仿真分析验证了夹持机构实验装置设计和理论计算的合理性;围绕理论分析结果,对夹持机构实验装置分别进行了动、静态夹持实验,即对钳口处于垂直状态、水平状态时的夹持力以及钳口旋转时动态夹持力进行实验,结果表明,钳口的旋转角度以及工件下垂偏角对夹持力的影响不容忽视。在钳口处于垂直状态时,工件下垂角度对夹持力的影响较大,在处于水平状态时,工件下垂角度对夹持力的影响较小。根据不同测试条件,测试了夹持机构实验装置实现稳定夹持的夹紧缸输出力;进行了夹持机构实验装置的钳口应力测试,分析了钳口应力变化规律。将试验测试与仿真分析进行对比分析,总结了夹持机构实验装置在动态过程中的夹持力及受力元件的应力变化。
【关键词】：锻造操作机 夹持机构 下垂角 有限元分析
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG315
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 快锻液压机组概述9-10
• 1.3 锻造操作机概述10-12
• 1.4 国内外发展现状12-13
• 1.4.1 国外锻造操作机的发展现状12-13
• 1.4.2 国内锻造操作机的发展现状13
• 1.5 论文研究背景13-14
• 1.6 论文研究内容与方法14-15
• 2 锻造操作机夹持力计算方法分析15-19
• 2.1 工件尺寸计算15
• 2.2 钳口在垂直位置时的夹持力15-16
• 2.3 钳口在水平位置时的夹持力16-17
• 2.4 确定钳口任意旋转角度的最小稳定夹持力17-18
• 2.5 本章小结18-19
• 3 夹持机构实验装置设计19-34
• 3.1 锻造操作机夹持原理19-20
• 3.2 实验装置原理设计20-22
• 3.3 实验装置关键零部件的设计22-33
• 3.3.1 夹持机构的设计22-29
• 3.3.2 夹紧缸的设计29-30
• 3.3.3 工件下垂偏角检测装置设计30-31
• 3.3.4 移动架的设计31-32
• 3.3.5 机架的设计32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 实验装置零部件的选择与计算34-39
• 4.1 夹紧缸的选择与计算34-36
• 4.2 轴承的选择与计算36-37
• 4.3 电机减速机的选择与计算37-38
• 4.4 本章小结38-39
• 5 夹持机构的仿真分析39-48
• 5.1 夹持机构ANSYS Workbench静力学仿真分析39-44
• 5.1.1 夹持机构ANSYS Workbench有限元分析前处理39-41
• 5.1.2 夹持机构ANSYS Workbench有限元分析后处理41-44
• 5.2 钳口接触应力的仿真分析44-46
• 5.2.1 ANSYS有限元分析前处理44-45
• 5.2.2 ANSYS有限元分析后处理45-46
• 5.3 夹持机构动力学仿真分析46-47
• 5.4 本章小结47-48
• 6 夹持机构实验装置的实验分析48-52
• 6.1 实验目的48-49
• 6.2 实验数据采集与分析49-51
• 6.3 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-55
• 攻读学位期间的研究成果55

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本文编号：789775