抛丸器主轴系统的设计与研究

发布时间：2017-09-13 17:25

  本文关键词：抛丸器主轴系统的设计与研究

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【摘要】：抛丸机是一种表面处理设备,它是通过抛丸器叶片的高速转动将弹丸抛出,击打在工件表面,来达到金属或者非金属表面清理强化的效果。抛丸机可一次性完成表面清理、落料分离、弹丸回收、净化除尘,与其他表面清理设备相比,它不仅方便、高效,而且清理成本也较低。目前,国内的抛丸机与国外相比,功能上的差距越来越小,但使用寿命相对较短。抛丸器作为抛丸机的核心部件,其主轴系统理论研究还不成熟,在主轴配合结构、振动控制方面还存在一些问题。本文针对公司生产的抛丸器主轴系统存在的问题,在对抛丸清理设备发展状况全面了解的基础上,结合公司现有产品,利用solidworks三维建模软件和ANSYS有限元分析软件等现代设计工具,对抛丸器主轴系统进行了结构改进与深入的仿真分析。论文主要研究内容有以下几个方面：(1)结合抛丸机的工作机理和结构特点,利用三维软件solidworks建立抛丸机的整机模型,并进行虚拟装配；针对某公司抛丸器存在的问题,对抛丸器主轴系统进行设计。(2)对主轴结构进行理论设计与计算,得出各轴段的轴径尺寸,建立新主轴实体模型；简化主轴模型细节特征,在有限元分析软件中建立主轴有限元模型；以实际抛丸器工作状态下主轴所受载荷为基础,利用ANSYS workbench对主轴进行静力结构分析,得到主轴在工作状态下的等效应力和变形。(3)分析主轴系统的热源分布情况,对电动机、轴承的发热量以及主轴系统的传热机制等问题研究；对主轴系统进行热—结构耦合分析,得到主轴系统在工作状态下的位移变化情况；通过分析结果验证设计结构的合理性。(4)对主轴进行模态分析,得到主轴在约束状态下的前六阶固有频率和振型,利用分析结果对抛丸器主轴系统产生振动的原因进行分析,提出降低振动的措施,并通过分析验证改进措施的合理性。
【关键词】：抛丸器 静力分析 稳态温度场 热变形 模态分析
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG173
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 符号说明8-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 抛丸清理概述9-10
• 1.2 抛丸机国内外发展历程与研究状况10-16
• 1.3 课题研究的提出及意义16-18
• 1.3.1 课题的提出16-18
• 1.3.2 课题研究的意义18
• 1.4 课题研究的内容18-20
• 2 抛丸器主轴系统的结构设计20-30
• 2.1 抛丸机工作机理及结构20-23
• 2.1.1 抛丸机工作机理20-21
• 2.1.2 抛丸机基本结构21-23
• 2.2 抛丸器主轴系统设计23-29
• 2.2.1 主轴结构改进23-25
• 2.2.2 主轴结构尺寸确定25-26
• 2.2.3 轴承选择26-27
• 2.2.4 润滑脂选择及使用27
• 2.2.5 主轴系统装配工艺27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 主轴静力结构分析30-39
• 3.1 主轴强度分析30-33
• 3.1.2 主轴强度校核30-33
• 3.2 有限元分析概述33-34
• 3.3 主轴强度有限元分析34-38
• 3.3.1 主轴有限元模型34-35
• 3.3.2 主轴有限元网格划分35-36
• 3.3.3 基于ANSYS主轴强度分析36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 主轴热变形有限元分析39-59
• 4.1 有限元热分析理论基础39-43
• 4.1.1 有限元温度场方程39-41
• 4.1.2 主轴系统热量传递理论41-43
• 4.2 主轴系统的热源43-45
• 4.3 深沟球轴承的温度场分析45-50
• 4.4 主轴系统传热机制分析50-51
• 4.5 主轴温度场分析51-52
• 4.6 主轴系统热变形分析52-58
• 4.6.1 热变形基本方程52-55
• 4.6.2 主轴系统的热-结构耦合求解55-58
• 4.7 本章小结58-59
• 5 主轴动态特性分析59-69
• 5.1 主轴的动态特性要求59
• 5.2 主轴动态特性理论基础59-60
• 5.2.1 动态特性基本方程59-60
• 5.2.2 模态分析基础60
• 5.3 抛丸器主轴模态分析60-67
• 5.3.1 轴承刚度计算60-61
• 5.3.2 主轴模态分析61-65
• 5.3.3 降低主轴振动的措施65
• 5.3.4 对改进材料的模态分析65-67
• 5.4 本章小结67-69
• 6 结论与展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录77-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 沈山山;钟建琳;米洁;陈秀梅;;基于ANSYS Workbench的电主轴系统静态特性分析[J];制造业自动化;2013年20期

2 黄崇君;黄岗;李大彬;潘章;杨波;;基于Visual Basic编程的五缸液氮泵主轴强度校核[J];石油矿场机械;2012年04期

3 郭东山;温度 内能 热量的辨析[J];物理教学探讨;2005年12期

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本文编号：845035