隨著電解鋁工業(yè)的發(fā)展,用于焊接電解鋁陽極鋼爪的機械設(shè)備成為學(xué)者研究的重點。電解鋁鋼爪摩擦焊機主要是用來在鋼爪橫梁上焊接鋼爪腿的自動化專用焊接機,它的推廣和使用在電解鋁工業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。本課題所研究的立式鋼爪摩擦焊機的導(dǎo)柱,是鋼爪摩擦焊機工作運行中重要的連接部件,其動力學(xué)性能和輕量化設(shè)計對整機模態(tài)特性和焊機穩(wěn)定性具有重要作用。本文以立式鋼爪摩擦焊機的整體結(jié)構(gòu)及其導(dǎo)柱為研究對象,以導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計為優(yōu)化目標(biāo),利用ABAQUS以靜力學(xué)分析和模態(tài)分析為研究手段,對導(dǎo)柱進(jìn)行仿真模擬研究,并通過拓?fù)鋬?yōu)化和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化實現(xiàn)六西格瑪設(shè)計,最終實現(xiàn)對導(dǎo)柱的輕量化設(shè)計。具體主要包括幾個方面:1.結(jié)合鋼爪摩擦焊機的工作原理,建立其整機三維模型,對導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。將焊機的工作過程分為主軸下移、摩擦加熱和頂鍛焊接三個階段,從理論上對導(dǎo)柱進(jìn)行力學(xué)分析與計算。2.通過有限元軟件ABAQUS建立鋼爪摩擦焊機的整機分析模型,并對整機展開了靜力學(xué)分析和模態(tài)分析,靜力分析表明:螺栓預(yù)緊力對整機的影響較大,最大應(yīng)力集中在導(dǎo)柱與頂鍛箱連接處,應(yīng)在連接處做優(yōu)化處理。模態(tài)分析表明:整機應(yīng)該避免整機... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
        1.1.1 課題背景
        1.1.2 選題目的與研究意義
    1.2 課題研究現(xiàn)狀
        1.2.1 重型機械設(shè)備優(yōu)化設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 摩擦焊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 有限元法應(yīng)用于摩擦焊機的設(shè)計與優(yōu)化
    1.3 研究目標(biāo)及方法路線
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 研究方法路線
    1.4 研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第2章 鋼爪摩擦焊機整體設(shè)計及受力分析
    2.1 摩擦焊機整體設(shè)計
        2.1.1 鋼爪摩擦焊機整體組成及功能分析
        2.1.2 鋼爪摩擦焊機的工作過程
    2.2 鋼爪摩擦焊機Solid Works三維建模
        2.2.1 鋼爪摩擦焊機的各部件實體造型
        2.2.2 鋼爪摩擦焊機整體三維模型
    2.3 鋼爪摩擦焊機的導(dǎo)柱設(shè)計
        2.3.1 導(dǎo)柱設(shè)計技術(shù)要求
        2.3.2 導(dǎo)柱建模
    2.4 導(dǎo)柱力學(xué)分析
        2.4.1 主軸下移階段導(dǎo)柱分析
        2.4.2 摩擦加熱階段導(dǎo)柱分析
        2.4.3 頂鍛焊接階段導(dǎo)柱分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 鋼爪摩擦焊機整機有限元分析
    3.1 ABAQUS有限元分析與建模
        3.1.1 建立模型
        3.1.2 分析步與相互作用
        3.1.3 載荷與邊界條件
        3.1.4 網(wǎng)格劃分
        3.1.5 計算求解
    3.2 靜動態(tài)分析理論
        3.2.1 靜態(tài)性能分析理論
        3.2.2 模態(tài)性能分析理論
    3.3 摩擦焊機整體結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析
        3.3.1 主軸下移階段靜力學(xué)分析
        3.3.2 摩擦加熱階段靜力學(xué)分析
        3.3.3 頂鍛焊接階段靜力學(xué)分析
    3.4 摩擦焊機整機模態(tài)分析
        3.4.1 整機模態(tài)分析
        3.4.2 整機振型分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 鋼爪摩擦焊機導(dǎo)柱的數(shù)值模擬
    4.1 鋼爪摩擦焊機導(dǎo)柱靜力學(xué)分析
        4.1.1 無預(yù)緊力狀態(tài)下導(dǎo)柱靜力學(xué)分析
        4.1.2 主軸下移階段導(dǎo)柱靜力學(xué)分析
        4.1.3 摩擦加熱階段導(dǎo)柱靜力學(xué)分析
        4.1.4 頂鍛焊接階段導(dǎo)柱靜力學(xué)分析
    4.2 鋼爪摩擦焊機導(dǎo)柱模態(tài)分析
        4.2.1 導(dǎo)柱模態(tài)分析
        4.2.2 導(dǎo)柱振型分析
    4.3 本章小結(jié)
第5章 導(dǎo)柱的優(yōu)化設(shè)計
    5.1 優(yōu)化設(shè)計理論
        5.1.1 優(yōu)化設(shè)計方法概述
        5.1.2 優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型
    5.2 摩擦焊機導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        5.2.1 摩擦焊機導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化流程
        5.2.2 摩擦焊機導(dǎo)柱拓?fù)鋬?yōu)化
        5.2.3 導(dǎo)柱建模分析
        5.2.4 基于參數(shù)化的鋼爪摩擦焊機導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    5.3 導(dǎo)柱優(yōu)化前后對比
        5.3.1 導(dǎo)柱優(yōu)化前后受力分析對比
        5.3.2 柱優(yōu)化前后模態(tài)分析對比
        5.3.3 導(dǎo)柱優(yōu)化前后振型分析對比
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    研究成果和結(jié)論
    課題展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]淺析輕量化產(chǎn)品的綠色焊接技術(shù)——攪拌摩擦焊[J]. 徐安蓮.  中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè). 2018(24)
[2]基于ABAQUS超聲振動鉆削系統(tǒng)變幅桿模態(tài)分析[J]. 陳碩.  精密制造與自動化. 2018(02)
[3]探究電解鋁生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)[J]. 周海祥.  中國金屬通報. 2018(03)
[4]鋼爪摩擦焊機主軸箱體的靈敏度分析與參數(shù)設(shè)計[J]. 李權(quán)飛,辛舟.  組合機床與自動化加工技術(shù). 2018(03)
[5]國內(nèi)外鋁價走勢回顧及2018年展望[J]. 姚希之.  中國有色金屬. 2018(04)
[6]基于有限元的鋼爪摩擦焊機床身結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化研究[J]. 王斌,辛舟,李權(quán)飛.  機電工程. 2018(02)
[7]淺析我國攪拌摩擦焊技術(shù)專利[J]. 王桂平,許祥平,陳書錦.  熱加工工藝. 2018(01)
[8]靜力作用下搭接柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)性能分析[J]. 傅賽男.  結(jié)構(gòu)工程師. 2017(06)
[9]外罰函數(shù)法與廣義Lagrange乘子法的比較研究[J]. 宋菲,吳澤忠.  成都信息工程大學(xué)學(xué)報. 2017(06)
[10]攪拌摩擦焊電主軸動態(tài)特性及靈敏度研究[J]. 趙亞東,梁興.  制造技術(shù)與機床. 2017(12)

博士論文
[1]幾類約束耦合矩陣方程問題的迭代算法研究[D]. 梁開福.湘潭大學(xué) 2011

碩士論文
[1]基于算子混合的多目標(biāo)協(xié)同進(jìn)化算法研究[D]. 楊少強.深圳大學(xué) 2017
[2]考慮幾何結(jié)構(gòu)信息的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格幾何優(yōu)化[D]. 俞薇珊.浙江大學(xué) 2017
[3]五軸雕銑機的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化[D]. 田威.天津大學(xué) 2017
[4]大型數(shù)控龍門機床橫梁部件靜動態(tài)特性研究[D]. 曹明.陜西理工學(xué)院 2015
[5]大扭矩電磁離合器優(yōu)化設(shè)計與動態(tài)仿真分析[D]. 趙飛.哈爾濱工程大學(xué) 2011



本文編號：3239589