万吨级结构试验台移动横梁结构及锁紧机构的设计与分析

发布时间：2017-09-06 20:35

  本文关键词：万吨级结构试验台移动横梁结构及锁紧机构的设计与分析

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【摘要】：本课题所研究的移动横梁与锁紧机构来自中国建筑股份有限公司项目,中建万吨级多功能试验系统的子系统:加载框架系统,用于在试验过程中,为加载系统提供可调、稳定的支撑环境。该设备可用于各类大型格构件的静力以及动力分析。文中阐述了移动横梁移动原理以及锁进原理,完成了机构以及结构的设计,进行了静力学以及动力学分析,完成了齿条加工精度对齿条受力影响的分析。根据项目指标要求,创新性地提出一种横梁移动方法,以行程较短的液压缸实现了移动横梁大行程的移动,满足了试验空间的要求。并根据该移动方法,初步确定了锁紧机构的锁紧方式,完成了移动横梁整体结构的详细设计。通过多种锁紧方案的平行建模、比较与分析,确定了由液压缸直驱,楔形块机构为主的锁紧机构方案,并综合运用二维、三维建模软件,完成了锁紧机构锁紧模块、抱紧模块、防松模块的详细设计与计算;通过计算确定了各机构运动所需推拉力,完成了液压元件的选型。文中通过模型的化简,将移动横梁与锁紧机构分开分别进行分析。基于APDL语言建立了移动横梁的有限元模型,通过子模型的建立、模型文件与加载文件独立编写等方式,高效完成了移动横梁的建模与组装,并完成了多种不同工况下的静力学计算,使用时程分析法完成了突然卸载的动力学计算,得到了移动横梁的应力与位移情况,同时也得到了锁紧机构所受外力,进而完成了锁紧机构的力学分析。针对锁紧机构中的关键受力部件齿条进行了进一步的分析,建立了齿条对接触分析有限元模型。考虑加工精度的情况下,针对不同的齿距误差以及齿面摩擦系数对齿条受力的影响于有限元软件中进行了计算,得到了受力与变形情况随加工精度改变的趋势,为实际加工提供了有价值的重要依据,保证了万吨级结构试验机试验过程的安全与可靠。
【关键词】：结构试验台 移动横梁 锁紧机构 静力学 瞬态动力学 加工精度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH87
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题来源及研究的背景及意义9-10
• 1.2 大型压力试验机的发展现状及分析10-13
• 1.3 突然卸载有限元分析方法评述13
• 1.4 接触问题有限元分析方法评述13-15
• 1.5 主要研究内容15-16
• 第2章 移动横梁与锁紧机构的整体方案设计16-39
• 2.1 引言16
• 2.2 总体设计指标16-17
• 2.3 总体设计方案的确定17-21
• 2.3.1 移动横梁调整方式的确定17-19
• 2.3.2 锁紧机构锁紧方案的确定19-21
• 2.4 锁紧机构的设计21-36
• 2.4.1 保持框的设计23-25
• 2.4.2 尼龙滑块的设计25-29
• 2.4.3 锁紧楔形块组件的设计29-31
• 2.4.4 活动齿条的设计31-33
• 2.4.5 固定齿条的设计33-35
• 2.4.6 锁紧机构与移动横梁连接计算35-36
• 2.5 移动横梁的结构设计36-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第3章 移动横梁与锁紧机构的静力学、动力学分析39-52
• 3.1 引言39
• 3.2 有限元模型的建立39-42
• 3.2.1 有限元模型的简化39-42
• 3.2.2 单元类型的选择与网格划分42
• 3.3 移动横梁与锁紧机构的静力学分析42-47
• 3.3.1 移动横梁的静力学分析43-45
• 3.3.2 锁紧机构的静力学分析45-47
• 3.4 移动横梁的动力学分析47-51
• 3.4.1 移动横梁的模态分析47-49
• 3.4.2 移动横梁的突然卸载分析49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 考虑加工精度影响的齿条受力分析52-64
• 4.1 引言52
• 4.2 线性条件下计算齿条承载力52-54
• 4.2.1 考虑受力不均的齿条承载力52-53
• 4.2.2 设计齿条的单齿承载力53-54
• 4.2.3 设计齿条的最大承载力54
• 4.3 考虑非线性条件下齿条承载力的计算54-62
• 4.3.1 接触算法54-56
• 4.3.2 有限元模型的建立56-57
• 4.3.3 齿距误差对齿条受力的影响57-60
• 4.3.4 齿面加工精度对齿条受力情况的影响60-62
• 4.4 本章小结62-64
• 结论64-66
• 参考文献66-71
• 致谢71

【参考文献】

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本文编号：805294