钢球研球机固定板结构力学分析与遗传算法优化设计研究

发布时间：2017-08-04 13:35

  本文关键词：钢球研球机固定板结构力学分析与遗传算法优化设计研究

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【摘要】：轴承是各类机械的重要基础件，而钢球又是球轴承的关键零件，其制造精度对轴承以及整个机械结构的性能有着极其重要的影响。据统计，钢球因素占影响球轴承噪声全部因素的60%，轴承失效因钢球破坏的比率达58.5%。 钢球研球机是钢球加工过程中的关键设备之一，钢球与研磨板在一定压力下作复杂的相对运动，实现对钢球的研削加工，是钢球加工过程中的关键设备之一。研磨盘安装在固定板上。固定板的变形量直接影响研磨盘，从而影响钢球的加工精度。所以，固定板单元的变形和所受应力是影响钢球精度的重要因素。 本文利用现代设计方法中的有限元法和优化设计方法对研球机固定板进行结构分析和主要结构参数的优化设计，提高钢球加工精度、稳定性和加工效率。本文主要做了一下工作： （1）利用有限元分析软件ANSYS的APDL语言，对研球机固定板进行参数化建模，并对其进行有限元静力学分析和模态分析，，得出其机构特性，为进一步设计其结果提供理论基础； （2）利用ANSYS自带的优化模块对研球机固定板进行优化设计； （3）基于遗传算法对ANSYS进行二次开发，弥补ANSYS自身优化算法的不足； 最后，总结了本文的研究工作，分析了研究的不足之处，并对今后的研究进行了展望。
【关键词】：钢球研球机 固定板 ANSYS 遗传算法 二次开发
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.33;TG591
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 本文研究背景11-13
• 1.2 国内外现状及发展趋势13-14
• 1.3 结构优化设计的发展现状14-16
• 1.4 本文研究的主要意义、内容和创新点16-17
• 1.4.1 意义内容16-17
• 1.4.2 创新点17
• 1.5 本章小结17-18
• 第2章 ANSYS 和有限元原理简介18-26
• 2.1 有限元原理简介18-22
• 2.1.1 有限单元法的发展18-19
• 2.1.2 有限单元法基本原理及特点19-20
• 2.1.3 有限元法分析过程20-22
• 2.2 ANSYS 介绍22-25
• 2.2.1 ANSYS 程序的特色22
• 2.2.2 ANSYS 的构成22-24
• 2.2.3 ANSYS 软件参数化语言 APDL 介绍24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 钢球研球机固定板有限元分析26-33
• 3.1 固定板有限元分析26-30
• 3.1.1 模型的基本假定26-27
• 3.1.2 建模方法的选择27
• 3.1.3 固定板有限元模型的建立27-28
• 3.1.4 定义材料属性和单元类型28-29
• 3.1.5 固定板有限元网格划分29-30
• 3.1.6 边界条件和载荷30
• 3.2 有限元分析结果30-32
• 3.2.1 应力计算结果分析30-31
• 3.2.2 位移计算结果分析31-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第4章 钢球研球机固定板模态分析研究33-41
• 4.1 模态分析简介33-34
• 4.1.1 模态分析应用33
• 4.1.2 模态分析的发展33-34
• 4.2 模态分析原理34
• 4.3 固定板模态分析34-39
• 4.3.1 模态分析方法34-35
• 4.3.2 计算结果与分析35-39
• 4.4 本章小结39-41
• 第5章 固定板的结构优化41-49
• 5.1 结构优化的基础知识41-42
• 5.1.1 结构优化的概念与设计流程41
• 5.1.2 结构优化设计问题的数学描述41-42
• 5.1.3 结构优化的方法42
• 5.2 基于 APDL 的参数优化设计42-45
• 5.2.1 优化过程43-45
• 5.3 编写优化设计的程序45-46
• 5.4 固定板优化46-48
• 5.4.1 固定板参数设置46
• 5.4.2 优化结果及分析46-48
• 5.5 本章小结48-49
• 第6章 基于遗传算法的固定板结构优化49-57
• 6.1 遗传算法的基础理论49-52
• 6.1.1 遗传算法的特点49-50
• 6.1.2 遗传算法的概述50-51
• 6.1.3 遗传算法的基本操作51-52
• 6.2 基于遗传算法的 ANSYS 二次开发52-55
• 6.2.1 ANSYS 二次开发工具——UPFs52
• 6.2.2 ANSYS 二次开发编译52-54
• 6.2.3 运行 ANSYS 优化程序54-55
• 6.3 结果分析与对比55-56
• 6.4 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-61
• 附录 ANSYS 计算程序（APDL 命令流）61-67
• 致谢67-68
• 作者简介68-69
• 研究生期间发表的论文和科研成果69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 郭士雄,李国强;钢结构设计中对ANSYS的二次开发[J];四川建筑科学研究;2005年02期

2 宋景涛;方明霞;;模态综合法在ANSYS中的应用[J];计算机辅助工程;2007年03期

3 曹坤远;董宏英;;基于ANSYS的改进遗传算法的实现[J];山西建筑;2009年24期

4 朱宝田,吴厚钰;汽轮机叶片动应力计算方法的研究[J];西安交通大学学报;2000年01期

本文编号：619858