本文關鍵詞：臥式普通旋壓機床結構優(yōu)化設計及整機研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，以及環(huán)保要求的增強，，三元催化器作為汽車排氣系統(tǒng)必不可少的關鍵環(huán)保零部件，在汽車工業(yè)領域應用廣泛。為了確保汽車尾氣的凈化效果，工程實際中對三元催化器殼體的成形質(zhì)量提出了較高的要求。 本論文以汽車排氣系統(tǒng)用三元催化器殼體為研究對象，綜合運用有限元數(shù)值模擬、機械設計與優(yōu)化理論完成了臥式普通旋壓設備的自主開發(fā)與研制。借助于MSC.Marc軟件對三元催化器殼體旋壓成形過程進行了全工序模擬；采用UG、ANSYS等軟件完成了該旋壓設備的機械本體結構設計、關鍵部件的有限元仿真分析及參數(shù)結構優(yōu)化設計；最后完成了三元催化器殼體的試制試驗。具體的研究內(nèi)容及結論如下： （1）研究了三元催化器殼體旋壓成形全工序模擬的關鍵技術，采用MSC.Marc軟件建立了符合產(chǎn)品實際旋壓工藝的有限元模型；分析研究了該過程旋壓力的變化規(guī)律，并確定了旋壓設備的主傳動功率。這為旋壓設備的機械結構設計奠定了力學基礎。 （2）根據(jù)旋壓成形原理、機床設計理論與三元催化器殼體旋壓工藝要求，完成了旋壓設備機械結構的設計與校核，主要包括主軸傳動系統(tǒng)、伺服進給系統(tǒng)與床身等附屬部件。與同類型的旋壓設備相比，本文自主開發(fā)與研制的旋壓設備在主軸傳動系統(tǒng)與托料裝置等部件上進行了技術改進與結構創(chuàng)新，且具有操作簡便、定位準確等優(yōu)點。 （3）運用ANSYS軟件對旋壓設備關鍵部件進行了有限元仿真分析。主要分析研究了各部件結構的強度與剛度，結果表明，各部件結構的機械性能滿足機床設計要求，且存在一定的優(yōu)化空間；同時還對比分析研究了不同筋板布局對床身重量、強度及剛度的影響，最終獲取了床身結構最佳筋板布局方案。 （4）基于參數(shù)結構優(yōu)化設計理論，本文建立了旋壓設備關鍵部件的參數(shù)化幾何模型，在滿足部件結構強度及剛度要求的前提下，以重量為優(yōu)化目標，完成對旋壓設備主軸箱體及床身的優(yōu)化設計，結果顯示，主軸箱體與床身的靜力學特性在滿足機床設計要求的前提下，兩部件結構重量減輕均達到15%以上，較好的實現(xiàn)了旋壓設備輕量化的設計目標。 （5）完成了三元催化器殼體的試制試驗，結果表明，三元催化器殼體旋壓成形質(zhì)量較好，壁厚分布均勻，其減薄率均在8%以下，完全符合產(chǎn)品質(zhì)檢要求。這也初步驗證了本文自主開發(fā)與研制的臥式普通旋壓設備的工程實用性與市場價值。
【關鍵詞】：三元催化器殼體 臥式旋壓機 結構設計 參數(shù)優(yōu)化 有限元分析
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TG305
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 普通旋壓技術發(fā)展概述11-13
• 1.3 國內(nèi)外旋壓設備的應用與發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3.1 國外旋壓設備發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.3.2 國內(nèi)旋壓設備發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.4 優(yōu)化設計在機床結構設計中的應用14-16
• 1.5 課題來源、研究意義及研究內(nèi)容16-18
• 1.5.1 課題的研究背景和目的意義16-17
• 1.5.2 課題主要研究內(nèi)容17-18
• 1.6 本章小結18-19
• 第二章 三元催化器殼體旋壓設備力能參數(shù)的確定19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 三元催化器殼體旋壓工藝數(shù)值模擬19-26
• 2.2.1 數(shù)值模擬關鍵技術問題處理19-21
• 2.2.2 幾何建模與有限元離散21-22
• 2.2.3 材料模型的建立22-25
• 2.2.4 旋輪運動軌跡坐標確定25-26
• 2.3 模擬結果分析及再處理26-28
• 2.4 旋壓機主軸驅動功率的確定28-29
• 2.5 本章小結29-30
• 第三章 三元催化器殼體旋壓設備機械結構設計30-49
• 3.1 引言30
• 3.2 旋壓機總體方案設計及工作原理30-33
• 3.2.1 總體結構布局設計方案30-32
• 3.2.2 旋壓機工作原理32-33
• 3.3 旋壓機主軸傳動系統(tǒng)設計33-41
• 3.3.1 主軸箱體的設計34-35
• 3.3.2 主軸箱 V 帶傳動設計35-37
• 3.3.3 主軸設計及校核37-41
• 3.4 旋壓機伺服驅動進給系統(tǒng)設計41-46
• 3.4.1 縱向滾珠絲杠副驅動系統(tǒng)設計42-44
• 3.4.2 橫向滾珠絲杠副驅動系統(tǒng)設計44-46
• 3.5 旋壓設備其他部件的結構設計46-48
• 3.5.1 床身裝置設計46-47
• 3.5.2 托料及尾架裝置設計47-48
• 3.6 本章小結48-49
• 第四章 旋壓設備關鍵部件有限元仿真分析49-74
• 4.1 引言49
• 4.2 床身有限元仿真分析49-60
• 4.2.1 床身靜力學分析49-57
• 4.2.2 床身模態(tài)分析57-60
• 4.3 筋板布局對床身靜動態(tài)性能的影響60-66
• 4.3.1 床身不同方案有限元分析61-64
• 4.3.2 有限元結果對比分析64-66
• 4.4 主軸箱有限元仿真分析66-71
• 4.4.1 主軸箱體有限元建模67
• 4.4.2 主軸箱體有限元結果分析67-69
• 4.4.3 主軸零件有限元建模69
• 4.4.4 主軸零件有限元結果分析69-71
• 4.5 回轉刀座裝置有限元仿真分析71-73
• 4.5.1 回轉刀座有限元建模71-72
• 4.5.2 回轉刀座有限元結果分析72-73
• 4.6 本章小結73-74
• 第五章 旋壓設備關鍵部件優(yōu)化設計及產(chǎn)品試制74-96
• 5.1 引言74
• 5.2 機械優(yōu)化設計方法74-78
• 5.2.1 結構優(yōu)化理論74-76
• 5.2.2 優(yōu)化方法及優(yōu)化工具概述76-77
• 5.2.3 基于 DOE 法的多目標優(yōu)化設計77-78
• 5.3 主軸箱體結構參數(shù)優(yōu)化設計78-86
• 5.3.1 主軸箱體參數(shù)化模型建立78-80
• 5.3.2 主軸箱體優(yōu)化結果分析80-86
• 5.4 床身結構參數(shù)優(yōu)化設計86-92
• 5.4.1 床身參數(shù)化模型的建立86-87
• 5.4.2 床身結構優(yōu)化結果分析87-92
• 5.5 三元催化器殼體旋壓機產(chǎn)品試制研究92-95
• 5.5.1 三元催化器殼體試制試驗92-93
• 5.5.2 三元催化器殼體壁厚質(zhì)量分析93-95
• 5.6 本章小結95-96
• 結論與展望96-98
• 參考文獻98-103
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果103-104
• 致謝104-105
• 附件105

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本文編號：258108