自动立式吊具的动力学仿真及其结构优化

发布时间：2022-02-22 18:43

　　自动立式吊具是冷轧带钢厂用于夹取和输送卷心立式放置的钢卷的重要设备,其设计水平的高低直接影响工作装置性能的好坏,进而影响整台设备的工作效率与经济指标。因此对自动立式吊具夹钳的研究具有重要的意义。本文以某冷轧厂现役45t自动立式吊具作为研究对象,将动力学仿真与有限元分析相结合对其机构进行分析计算。 运用三维实体造型软件PRO/E对吊具做实体建模,为吊具的动力学仿真提供了基础。通过动力学仿真软件对自动立式吊具的两种工况——空载和夹取40.9t钢卷分别进行了仿真分析,得到吊具的薄弱杆件左、右曲杆在不同工况下的受力情况。 通过有限单元分析计算与现场应力检测相结合,验证了吊具动力学仿真的正确性,也得到了左、右曲杆应力分布状态。由理论分析可知,导致右曲杆出现疲劳裂纹的主要原因是其曲率半径最大的过渡圆弧处应力集中严重,且最大主应力已远大于材料的疲劳强度极限。 采用有限元分析中的优化分析模块对右内、外曲杆的结构进行优化,使其最大主应力分别减小25.8%和23.9%,远低于材料的疲劳强度极限。将优化后的右内、外曲杆重新建模,然后反馈到吊具的虚拟模型之中,并对其进行仿真,发现改进的杆件并... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 自动立式吊具特点简介
        1.1.1 主要技术参数
        1.1.2 吊具的工作装置
        1.1.3 立式吊具的工作原理
    1.2 自动立式吊具的研究现状
    1.3 虚拟样机技术简介
        1.3.1 虚拟样机技术特点
        1.3.2 虚拟样机应用研究现状
        1.3.3 虚拟样机建模环境简介
    1.4 本课题的来源、目的及意义
        1.4.1 课题的提出
        1.4.2 课题的任务
        1.4.3 课题的意义
第二章 自动立式吊具仿真模型的建立
    2.1 自动立式吊具力学模型的建立
        2.1.1 受载时杆件的受力分析
        2.1.2 空载时杆件的受力分析
    2.2 立式吊具仿真模型的建立
        2.2.1 自动立式吊具三维模型的建立
        2.2.2 创建刚体(Rigid Body)
        2.2.3 创建柔性体(Autoflex)
        2.2.4 施加约束(Constraint)
        2.2.5 施加载荷
    2.3 仿真模型的正确性分析
        2.3.1 模型整体的算法验证
        2.3.2 仿真分析结果的验证
第三章 自动立式吊具工作特性仿真分析
    3.1 吊具工作时的仿真特性
    3.2 吊具空载时的仿真特性
第四章 仿真模型的验证
    4.1 左右曲杆有限元分析
        4.1.1 吊具受载时应力分析
        4.1.2 吊具空载时应力分析
    4.2 吊具左右曲杆应力测试
        4.2.1 检测方案
        4.2.2 吊具杆件应力测试方法
        4.2.3 测试结果及分析
    4.3 模型验证
    4.4 有限元结果分析
第五章 吊具右曲杆结构优化
    5.1 概述
        5.1.1 优化设计基本概念
        5.1.2 优化设计的数学模型
    5.2 ANSYS软件优化设计方法概述
    5.3 右外曲杆结构的优化设计
    5.4 优化结果分析
        5.4.1 优化后的右内曲杆有限元分析
        5.4.2 优化后的右外曲杆有限元分析
        5.4.3 优化后的结果反馈
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于虚拟现实技术的计算机辅助概念设计[J]. 梁艳霞,聂如春.  机械工程师. 2002(04)
[2]虚拟样机技术[J]. 熊光楞,李伯虎,柴旭东.  系统仿真学报. 2001(01)
[3]CAD中现代设计方法的运用[J]. 蒲永泽.  四川兵工学报. 1998(02)
[4]自动立式钢卷夹钳[J]. 傅钦桐.  冶金设备. 1998(01)



本文编号：3640018