特大型水平下调式三辊卷板机关键部件设计及有限元分析

发布时间：2017-10-07 05:15

  本文关键词：特大型水平下调式三辊卷板机关键部件设计及有限元分析

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【摘要】：随着我国制造业的快速发展,日益发展的航空航天、军工兵器、汽车、机车车辆、造船、化工、压力容器、冶金、工程机械、金属构件等行业对卷板机的需求量日趋增大,对卷板精度要求越来越高,卷板机正在向大型化和智能化发展。大型卷板机因其受力大,不安全因素多,容易出现安全事故,为提高其可靠性和减少设备事故,通常根据设计经验安全系数取的很高,这样设备就存在笨重和浪费等问题,造成设备的局部结构设计富余很多,部分零件的加工难度增大,增加了加工制造成本和运输成本,造成资源浪费。为了验证大型卷板机的可靠性和进行优化设计,达到高的性价比,采用仿真分析软件对卷板机的关键零件进行有限元分析,采用模块化设计,这样可以优化产品结构,缩短研发周期,提高设备可靠性和使用性能,降低设备成本。特大型水平下调式三辊卷板机的研制成功,结束我国特大型卷板机依靠进口的历史,为我国重型装备制造提供了关键设备,提升了我国在世界上的影响力,增强了企业在同行业中的竞争优势和影响力,为企业增加了经济效益,此产品的研发成功具有很高的经济效益和社会效益。本文研究了特大型卷板机的成形机理,参数确定方法和特厚板成形工艺,对卷板机的各种机型特点,工作辊运动方式,主传动形式进行了分类比较,给出了各种形式卷板机弯曲板材的优缺点和适用范围,给卷板机设计者和使用者选型提供了可靠依据。其次,本文通过详细的理论计算,给出了卷板机参数的确定方法以及关键部件的设计理论和方法。另外,对卷板机W11XNC-300X3200水平下调式三辊卷板机的关键部件:工作辊,轴承体,机架和底座进行了受力分析,三维模型建立和有限元分析,通过这些关键部件的有限元模拟分析,了解了卷板机工作辊的应力分布情况,确定了工作辊最大挠变位置,指明了合理设计布置支承辊位置的方法,分析得出底座应力集中部位,提出了底座优化设计方案,根据有限元模拟分析结果对各关键部件设计中不合理的地方进行了优化设计。
【关键词】：水平下调式卷板机 卷板工艺 有限元分析 ANSYS 优化设计
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG305
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 引言10-18
• 1.1 研究背景10
• 1.2 国内外研究现状及水平10-14
• 1.2.1 国内外卷板设备的研究现状10-13
• 1.2.2 国内外卷板成形理论研究现状13-14
• 1.3 我国卷板机设计方法存在的主要问题以及产品差距14-15
• 1.4 我国卷板机发展趋势15
• 1.5 本文主要研究内容15-18
• 2 特厚板弯曲理论和成形工艺分析18-32
• 2.1 板材弯曲基础理论概述18
• 2.2 弯曲变形特点18-20
• 2.3 影响板材弯曲成形质量的主要因素20-21
• 2.4 卷板机分类21-27
• 2.4.1 卷板机的类型21-22
• 2.4.2 卷板机的型式22-27
• 2.5 卷板成形工艺27-31
• 2.5.1 卷板分类27
• 2.5.2 卷板过程27-30
• 2.5.3 锥体卷制30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 3 特大型水平下调式卷板机关键部件分析及设计计算32-48
• 3.1 水平下调式卷板机结构概述32
• 3.2 水平下调式卷板机优点分析32-33
• 3.3 特大型水平下调式三辊卷板机总体设计方案的确定33-35
• 3.3.1 特大型卷板机卷制工件要求33
• 3.3.2 特大型卷板机总体方案设计33-35
• 3.4 水平下调式卷板机设计计算35-43
• 3.4.1 对称卷制时设计计算35-40
• 3.4.2 非对称预弯时设计计算40-43
• 3.5 水平下调式三辊卷板机传动设计43-44
• 3.6 上辊压下油缸的选型设计44-45
• 3.7 上辊轴承体设计45-46
• 3.8 本章小结46-48
• 4 特大型水平下调式三辊卷板机关键部件受力分析48-58
• 4.1 上工作辊受力分析48-51
• 4.1.1 上辊强度计算48-49
• 4.1.2 上辊强度校核49-51
• 4.1.3 上辊刚度计算51
• 4.2 下工作辊受力分析51-53
• 4.2.1 下辊作用力计算52
• 4.2.2 支承辊作用力计算52-53
• 4.3 卷板机底座受力分析53-54
• 4.4 卷板机上辊轴承体受力分析54-56
• 4.5 卷板机机架受力分析56
• 4.6 本章小结56-58
• 5 关键部件三维模型建立及有限元分析58-72
• 5.1 三维有限元分析软件58-59
• 5.1.1 ANSYS简介58
• 5.1.2 ANSYS结构分析步骤58-59
• 5.1.3 ANSYS有限元分析的基本假设59
• 5.2 底座有限元模拟及结果分析59-62
• 5.2.1 模型简化59-60
• 5.2.2 约束及载荷60
• 5.2.3 模拟结果分析60-61
• 5.2.4 优化设计61-62
• 5.3 上辊有限元模拟及结果分析62-64
• 5.3.1 上辊三维模型的建立62
• 5.3.2 上辊有限元模型的建立62
• 5.3.3 模拟参数设置62-63
• 5.3.4 上辊模拟结果分析63-64
• 5.4 下辊有限元模拟及结果分析64-66
• 5.4.1 下辊实体模型及有限元模型的建立64
• 5.4.2 材料属性及载荷的施加64-65
• 5.4.3 下辊有限元模拟及结果分析65-66
• 5.5 左机架有限元分析及优化设计66-68
• 5.5.1 左机架实体模型及有限元模型的建立66-67
• 5.5.2 左机架材料属性及载荷的施加67
• 5.5.3 左机架有限元模拟及结果分析67
• 5.5.4 左机架优化设计67-68
• 5.6 上辊轴承体有限元模拟及结果分析68-71
• 5.6.1 上辊轴承体实体模型及有限元模型的建立68-69
• 5.6.2 材料属性及载荷的施加69-70
• 5.6.3 卷圆时上辊轴承体有限元模拟及结果分析70
• 5.6.4 预弯时上辊轴承体有限元模拟分析70-71
• 5.7 本章小结71-72
• 6 结论与展望72-74
• 6.1 结论72
• 6.2 展望72-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-82
• 附录 硕士研究生学习阶段发表的论文82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：987107