本文關(guān)鍵詞：6m圓盤造球機關(guān)鍵零件的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 圓盤造球機 主軸 盤體 靜力學(xué)分析 模態(tài)分析 優(yōu)化設(shè)計

【摘要】：圓盤造球機是球團(tuán)生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備,其工作載荷大,工況復(fù)雜而惡劣;同時,圓盤造球機的平穩(wěn)及高效工作直接影響球團(tuán)生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量。目前,國內(nèi)圓盤造球機的設(shè)計制造主要參照國外產(chǎn)品,沒有形成成熟的計算理論及規(guī)范的設(shè)計方法。在這種情況下,造球機的設(shè)計往往采用盲目加大零件尺寸的方法來滿足其工作的需要,造成設(shè)備重量加大,制造成本居高不下,同時也未解決工作平穩(wěn)性的問題。因此,對圓盤造球機進(jìn)行有針對性的優(yōu)化已成為其設(shè)計過程中的主要問題。本課題以6m圓盤造球機為對象,選取盤體及主軸這兩個影響機器工作質(zhì)量的主要零件,在載荷計算、參數(shù)化建模、設(shè)立約束條件及施加載荷的基礎(chǔ)上,使用ANSYS系統(tǒng)對盤體和主軸這兩個主要零件進(jìn)行了分析及優(yōu)化設(shè)計:1.根據(jù)6m圓盤造球機的設(shè)計圖,建立了主軸及盤體的參數(shù)化模型,提取設(shè)計參數(shù),為分析和優(yōu)化奠定了基礎(chǔ);2.對主軸和盤體進(jìn)行了模態(tài)分析,摸清了主軸及盤體的振動模態(tài),以檢驗零件設(shè)計的合理及有效性;3.在詳細(xì)分析了礦石粉分布規(guī)律的基礎(chǔ)上,對造球機盤體及主軸的載荷進(jìn)行了詳細(xì)計算;4.在ANSYS中,對盤體及主軸進(jìn)行了靜力學(xué)分析,掌握了兩個零件的應(yīng)力和應(yīng)變情況;5.使用ANSYS系統(tǒng)對盤體和主軸進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析,并驗證了分析結(jié)果。通過大量的計算與分析,本課題得出了如下結(jié)論:1.載荷的分析與計算結(jié)果表明,圓盤造球機載荷的分布復(fù)雜,工況惡劣,給設(shè)備的工作造成了很大的影響。2.盤體及主軸的模態(tài)分析結(jié)果表明,兩個關(guān)鍵零件的低階振動頻率,與其工作頻率相差較大,不會產(chǎn)生共振,設(shè)計合理。3.盤體和主軸的靜力學(xué)分析表明,盤體的最大應(yīng)力為34.6MPa,遠(yuǎn)小于其許用應(yīng)力。兩者的最大位移分別為1.772mm和0.46mm,滿足使用要求。分析也表明,兩個關(guān)鍵零件的強度冗余量較大,有較大優(yōu)化空間。4.以體積最小為優(yōu)化目標(biāo),以許用應(yīng)力為優(yōu)化約束條件,分別采用Sub-Problem算法和乘子算法,對盤體和主軸進(jìn)行了優(yōu)化分析。通過優(yōu)化設(shè)計,盤體的質(zhì)量減輕了61%;主軸的質(zhì)量可減輕了52%。參照優(yōu)化后的設(shè)計變量進(jìn)行了再建模和分析,驗證了優(yōu)化結(jié)果的可靠性。本課題的研究以實際工況為基礎(chǔ),分析比較全面客觀,部分解決了6m圓盤造球機設(shè)計過程中的模糊問題,找到了設(shè)備制造成本升高的原因,也為提高設(shè)備的工作穩(wěn)定性提供了技術(shù)依據(jù),分析結(jié)果對該設(shè)備的設(shè)計制造具有較強的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：圓盤造球機 主軸 盤體 靜力學(xué)分析 模態(tài)分析 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD464
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1.緒論11-20
• 1.1 選題的背景11-16
• 1.1.1 造球工藝11-12
• 1.1.2 造球機介紹12-16
• 1.2 造球機研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.1 國外現(xiàn)狀16
• 1.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀16-18
• 1.2.3 選題意義18-19
• 1.3 主要研究內(nèi)容及研究方法19-20
• 2.盤體和主軸的模態(tài)分析20-32
• 2.1 盤體有限元模型20-23
• 2.2 主軸有限元模型23-24
• 2.3 模態(tài)分析24-30
• 2.3.1 主軸模態(tài)分析25-27
• 2.3.2 盤體模態(tài)分析27-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 3.圓盤造球機載荷計算32-41
• 3.1 造球機載荷特性分析32
• 3.2 造球機盤體所受載荷計算32-35
• 3.2.1 造球機盤體工作參數(shù)分析32-34
• 3.2.2 礦石粉質(zhì)量分布分析及載荷計算34-35
• 3.3 圓盤造球機主軸所受載荷分析與計算35-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 4.盤體和主軸靜力學(xué)分析41-52
• 4.1 盤體的靜力學(xué)分析41-49
• 4.1.1 載荷施加41-42
• 4.1.2 邊界條件42-43
• 4.1.3 結(jié)果分析43-49
• 4.2 主軸的靜力學(xué)分析49-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 5.盤體和主軸的優(yōu)化設(shè)計52-75
• 5.1 優(yōu)化設(shè)計基本理論52-55
• 5.2 Ansys中優(yōu)化設(shè)計的實現(xiàn)55-60
• 5.2.1 Ansys優(yōu)化設(shè)計的基本流程55-57
• 5.2.2 Ansys優(yōu)化設(shè)計的方法57-60
• 5.3 盤體的優(yōu)化設(shè)計60-71
• 5.3.1 變量目標(biāo)函數(shù)及約束條件設(shè)置60-62
• 5.3.2 優(yōu)化結(jié)果及分析62-71
• 5.4 主軸優(yōu)化設(shè)計及分析71-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 6.結(jié)論與展望75-77
• 6.1 結(jié)論75-76
• 6.2 展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-79
• 致謝79-80
• 作者簡介80-81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：988785