轧机滑块式万向联轴器设计参数优化研究

发布时间：2017-08-05 00:19

  本文关键词：轧机滑块式万向联轴器设计参数优化研究

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【摘要】：滑块式万向联轴器广泛应用于大型轧机主传动系统中，也是轧机的薄弱环节，，在生产中经常出现扁头、叉头断裂的情况，造成重大经济损失。因此，针对万向联轴器的设计参数进行研究，通过优化设计参数来提高其整体承载能力和工作寿命具有重大意义。 本文以某钢铁公司宽厚板厂3800mm可逆式轧机主传动系统滑块式万向联轴器作为研究对象，通过现场实测全面掌握万向联轴器的真实受载情况。采用有限元技术对万向联轴器整体进行分析计算，确定各零部件的应力分布状况和危险部位。通过对比两种规格的万向联轴器结构在相同载荷作用下的应力结果，了解了万向联轴器关键设计尺寸对其结构强度的影响。在此基础上结合万向联轴器扁头、叉头危险部位所承受循环应力的特征，采用有限元参数化优化技术，依据等强度原则，兼顾叉头成本高的因素对万向联轴器进行整体优化，得到最优的设计参数使万向联轴器整体结构设计趋于合理。最后结合万向联轴器扭矩峰值载荷谱，编制出扁头、叉头危险部位的随机应力谱，采用修正的p-S-N曲线和Miner线性累积损伤理论对滑块式万向联轴器的扁头、叉头进行疲劳寿命估算。 优化后扁头的疲劳寿命为13.7年，叉头计及价值系数的疲劳寿命为25.9年，在保证叉头有足够疲劳强度前提下，扁头的疲劳寿命得到了较大的提高，实现了提高滑块式万向联轴器整体承载能力和工作寿命的优化目标。 本文采用的有限元参数化优化方法主动在可行域内寻找最佳设计方案，分析结果可靠性高，可以推广到实际工程设计中使用，意义深远。
【关键词】：滑块式万向联轴 有限元法 参数化模型 疲劳寿命 轧机
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG333;TH133.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题来源及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 万向联轴器静力学研究9
• 1.2.2 万向联轴器动力学研究9-10
• 1.2.3 有限元分析及结构优化10-12
• 1.2.4 疲劳研究及其寿命估算12-13
• 1.3 本文的主要工作和研究方法13-15
• 第2章 滑块式万向联轴器系统有限元分析15-28
• 2.1 轧机主传动系统力能参数测试15-17
• 2.1.1 测试项目15
• 2.1.2 测试方法15-16
• 2.1.3 测试结果16-17
• 2.2 滑块式万向联轴器简介17
• 2.3 滑块式万向联轴器有限元分析17-22
• 2.3.1 几何模型17-18
• 2.3.2 单元选择18
• 2.3.3 材料属性18
• 2.3.4 网格划分18
• 2.3.5 接触分析18-21
• 2.3.6 边界条件和加载21-22
• 2.4 有限元仿真结果分析22-26
• 2.4.1 扁头厚度 L0=220mm 的仿真分析22-25
• 2.4.2 扁头厚度 L0=290mm 的仿真分析25-26
• 2.5 小结26-28
• 第3章 滑块式万向联轴器参数化优化设计28-37
• 3.1 有限元参数化优化设计28-31
• 3.1.1 优化模型的数学描述28
• 3.1.2 有限元优化设计过程28-30
• 3.1.3 有限元参数化优化步骤30-31
• 3.2 滑块式万向联轴器优化设计31-34
• 3.2.1 优化变量和初始条件的设定31-33
• 3.2.2 万向联轴器参数化模型的建立及优化过程33-34
• 3.3 优化结果34-36
• 3.4 小结36-37
• 第4章 优化后滑块式万向联轴器的疲劳寿命分析37-49
• 4.1 优化后万向联轴器应力分析37-38
• 4.2 万向联轴器的随机应力谱38-41
• 4.2.1 扁头的随机应力谱38-40
• 4.2.2 叉头的随机应力谱40-41
• 4.3 疲劳累积损伤理论41-42
• 4.4 材料的P-S-N曲线42-43
• 4.5 疲劳寿命估算43-48
• 4.5.1 扁头疲劳寿命估算43-45
• 4.5.2 叉头疲劳寿命估算45-48
• 4.6 小结48-49
• 第5章 总结与展望49-51
• 5.1 总结49
• 5.2 展望49-51
• 参考文献51-54
• 致谢54-55
• 攻读硕士期间发表论文55-56
• 详细摘要56-60

【参考文献】

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本文编号：622400