高效龙门式金属物料采样机的研究

发布时间：2017-10-06 15:28

  本文关键词：高效龙门式金属物料采样机的研究

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【摘要】：金属物料的机械化采样对提高冶金企业生产效率,扩大产能,提高生产管理水平具有重要意义。 本文介绍了当前采样机的国内外发展现状以及金属物料采样的特殊工况。指出了现有金属物料采样工艺中的不足,并对新的采样工艺进行了研究。针对现有采样机无法顺利破开物料表面硬化层而出现的采样头打滑现象,以及混样等问题,对采样头结构进行了研究。结合金属物料采样的特殊工况,应用现代虚拟设计方法,设计了新型采样头,并对采样头的采样过程进行了稳定性分析和运动仿真。 针对目前采样头支撑轴承容易失效的问题,对采样头工作过程的受力情况进行了分析,并通过改进采样头的安装方式,提高了采样头的偏心力承载能力,将有效提高轴承的使用寿命。针对硬化层的切削过程,根据硬化层的物理性能和影响切削力的因素,得到了切削力的简化算法,得出了切削过程中采样头所受切削阻力矩的变化曲线和采样头所需的驱动功率。最后根据采样头对驱动系统的要求设计了液压驱动系统,应用SIMULINK建立了相应液压系统的仿真模型,并对该液压系统某一工作过程进行了仿真分析。 根据所设计各个部件和火车采样的相关尺寸要求,设计了采样机大车的整体结构,并在PRO/E中建立了整机的三维模型。分析了大车横梁在采样过程中的受力情况,为保证横梁的刚度和强度,建立了横梁的数学优化模型,并运用有限元分析软件ANSYS workbench对横梁截面参数进行了优化设计。
【关键词】：采样机 采样头 金属物料 simulink 结构优化 ANSYS workbench
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 插图索引11-13
• 附表索引13-14
• 第1章 绪论14-19
• 1.1 课题研究背景及意义14
• 1.2 采样机简介及国内外发展现状14-17
• 1.2.1 采样机简介14-15
• 1.2.2 国内采样机发展现状15-16
• 1.2.3 国外采样机发展现状16-17
• 1.3 课题研究目的及内容17
• 1.3.1 研究目的17
• 1.3.2 研究内容17
• 1.4 论文章节安排17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第2章 采样工艺研究19-26
• 2.1 金属物料力学性能研究19-22
• 2.1.1 物料力学性能参数理论研究19-21
• 2.1.2 金属物料的力学性能值21-22
• 2.2 金属物料采样工况介绍22
• 2.3 现有采样工艺简介与分析22-23
• 2.3.1 采样点确定方法简介与分析22-23
• 2.3.2 采样方式简介与分析23
• 2.4 采样新工艺设计23-25
• 2.4.1 采样点的设计23-24
• 2.4.2 采样方法研究24-25
• 2.4.3 采样过程工艺制定25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 采样头结构创新设计26-33
• 3.1 采样头总体方案设计26
• 3.1.1 采样头功能设定26
• 3.1.2 采样头各功能的实现方案26
• 3.2 采样头具体结构设计26-28
• 3.2.1 采样头结构组成26-27
• 3.2.2 采样头结构中复杂零件设计27-28
• 3.3 采样头尺寸优化设计28-30
• 3.3.1 采样头模型简化28-29
• 3.3.2 旋转筒内径及清理板安装位置优化设计29-30
• 3.4 采样头切削过程稳定性分析30-31
• 3.4.1 切削过程说明30
• 3.4.2 切削过程稳定性分析30-31
• 3.5 采样头工作过程说明及其运动仿真31-32
• 3.5.1 采样头具体工作过程说明31-32
• 3.5.2 采样头实体建模与运动仿真32
• 3.6 本章小结32-33
• 第4章 采样头驱动系统设计33-51
• 4.1 驱动装置选择与升降架设计33-35
• 4.1.1 驱动装置的选择33-34
• 4.1.2 升降架设计34-35
• 4.2 采样头液压驱动系统设计35-44
• 4.2.1 硬化层主切削力简化计算模型建立35-37
• 4.2.2 切削过程各运动控制方案的确定37-38
• 4.2.3 采样头旋转驱动功率计算38-41
• 4.2.4 液压马达、液压泵和电机的选择41-43
• 4.2.5 液压系统原理图设计43-44
• 4.3 液压系统仿真分析44-50
• 4.3.1 容腔节点介绍45-46
• 4.3.2 各元件模型的建立46-48
• 4.3.3 系统仿真模型的建立与仿真48-50
• 4.3.4 仿真结果分析50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 采样机大车横梁优化设计51-61
• 5.1 机械优化设计概述51
• 5.2 采样机整机三维建模及横梁受力分析51-54
• 5.2.1 采样机三维模型建立51-52
• 5.2.2 大车横梁受力分析52-54
• 5.3 横梁结构优化数学模型建立54-57
• 5.3.1 结构优化的基本过程和关键步骤54-55
• 5.3.2 横梁截面形式选择及优化模型建立55-57
• 5.4 基于ANSYS workbench的横梁截面参数优化57-60
• 5.4.1 ANSYS workbench简介57
• 5.4.2 优化变量的范围设定57-58
• 5.4.3 workbench建模分析与参数优化58-60
• 5.5 本章小结60-61
• 总结与展望61-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录67

【参考文献】

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本文编号：983529