本文關(guān)鍵詞：關(guān)節(jié)軸承試驗(yàn)機(jī)機(jī)身的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：關(guān)節(jié)軸承具有自調(diào)心、承載力高、壽命長等優(yōu)點(diǎn),普遍運(yùn)用于工程機(jī)械、航天航空等領(lǐng)域。關(guān)節(jié)軸承試驗(yàn)機(jī)可進(jìn)行壽命、可靠性、摩擦磨損機(jī)理的研究。關(guān)節(jié)軸承試驗(yàn)機(jī)的機(jī)身作為承受全部加載力的部分,機(jī)身的性能對于試驗(yàn)機(jī)的工作有很大的影響。本文運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)與仿真分析方法對機(jī)身進(jìn)行有限元分析,對其動(dòng)態(tài)性能和失荷振動(dòng)進(jìn)行模擬研究,最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),對于保證軸承壽命試驗(yàn)機(jī)完成各項(xiàng)功能具有重要意義。首先,對試驗(yàn)機(jī)機(jī)身進(jìn)行了受力分析,角剛度計(jì)算以及強(qiáng)度的校核。從機(jī)身振動(dòng)和變形的角度出發(fā)說明了試驗(yàn)機(jī)機(jī)身分析的必要性。其次,對試驗(yàn)機(jī)機(jī)身進(jìn)行有限元分析,得到機(jī)身在滿載下各部位變形和應(yīng)力分布狀況,同時(shí)計(jì)算出原機(jī)身的角變形。結(jié)果表明試驗(yàn)機(jī)機(jī)身處于安全狀態(tài),但結(jié)構(gòu)冗余比較大,分析結(jié)果為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考依據(jù)。再次,以研究關(guān)節(jié)軸承壽命試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)態(tài)性能為目標(biāo),一方面對試驗(yàn)機(jī)機(jī)身進(jìn)行了模態(tài)分析,獲得了固有振動(dòng)頻率和相應(yīng)的振型,分析了每種振型對試驗(yàn)機(jī)工作的影響;另一方面對試驗(yàn)機(jī)由于實(shí)驗(yàn)夾具突然斷裂而引起的失荷造成試驗(yàn)機(jī)的振動(dòng)進(jìn)行了分析,得到了能夠減輕機(jī)器振動(dòng)的兩個(gè)主要因素;最后基于試驗(yàn)機(jī)動(dòng)態(tài)分析結(jié)果給出減振隔振的措施和內(nèi)置油箱設(shè)計(jì)。最后,以試驗(yàn)機(jī)機(jī)身質(zhì)量為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化,對試驗(yàn)機(jī)的機(jī)身進(jìn)行參數(shù)化建模并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。用以機(jī)身質(zhì)量為目標(biāo)的尺寸優(yōu)化以及形狀優(yōu)化兩種優(yōu)化方法尋求機(jī)身的理想結(jié)構(gòu),并對兩種優(yōu)化方法得到的結(jié)果進(jìn)行分析。與原方案對比,機(jī)身的質(zhì)量都有明顯的減少,但其變形量和應(yīng)力狀態(tài)與原機(jī)身沒有很大差別并且都在安全范圍之內(nèi),最后得到試驗(yàn)機(jī)機(jī)身合理的結(jié)構(gòu)形式。
【關(guān)鍵詞】：關(guān)節(jié)軸承壽命試驗(yàn)機(jī) 有限元分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 模態(tài)分析 振動(dòng)分析
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH87
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景10-12
• 1.1.1 關(guān)節(jié)軸承的概述10-11
• 1.1.2 關(guān)節(jié)軸承試驗(yàn)機(jī)11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向12-15
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 發(fā)展方向14-15
• 1.3 本課題研究的目的和意義15
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 試驗(yàn)機(jī)機(jī)身的力學(xué)分析17-26
• 2.1 試驗(yàn)機(jī)組成及工作原理17-18
• 2.1.1 試驗(yàn)機(jī)的組成及機(jī)身的受力環(huán)境17-18
• 2.1.2 試驗(yàn)機(jī)的工作原理18
• 2.2 試驗(yàn)機(jī)機(jī)身的分析18-24
• 2.2.1 C型機(jī)身的特點(diǎn)19
• 2.2.2 試驗(yàn)機(jī)機(jī)身力學(xué)計(jì)算與分析19-24
• 2.3 試驗(yàn)機(jī)機(jī)身力學(xué)性能對使用性能的影響24
• 2.3.1 機(jī)身振動(dòng)對試驗(yàn)機(jī)使用性能的影響24
• 2.3.2 機(jī)身變形對使用性能的影響24
• 2.4 本章小結(jié)24-26
• 第3章 試驗(yàn)機(jī)機(jī)身靜態(tài)有限元分析26-38
• 3.1 有限元分析的理論基礎(chǔ)26-28
• 3.1.1 有限元法的基本思想26-27
• 3.1.2 有限元法的分析步驟27-28
• 3.1.3 有限元分析軟件ANSYS Workbench簡介28
• 3.2 有限元模型的建立28-31
• 3.2.1 試驗(yàn)機(jī)機(jī)身實(shí)體模型的建立29-30
• 3.2.2 材料及單元類型的選擇30
• 3.2.3 網(wǎng)格劃分30-31
• 3.2.4 工作載荷及約束的施加31
• 3.3 試驗(yàn)機(jī)機(jī)身靜態(tài)有限元結(jié)果分析31-36
• 3.3.1 變形場分析31-33
• 3.3.2 應(yīng)力場分析33-34
• 3.3.3 角變形及角剛度的計(jì)算34-36
• 3.4 基于試驗(yàn)機(jī)機(jī)身靜態(tài)有限元分析結(jié)果的機(jī)身改進(jìn)設(shè)計(jì)36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 機(jī)身結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能分析38-56
• 4.1 試驗(yàn)機(jī)機(jī)身部分的模態(tài)分析38-42
• 4.1.1 模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)38-39
• 4.1.2 ANSYS模態(tài)分析基本步驟39-40
• 4.1.3 試驗(yàn)機(jī)機(jī)身模態(tài)分析結(jié)果40-42
• 4.2 試驗(yàn)機(jī)失荷振動(dòng)分析與仿真計(jì)算42-51
• 4.2.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)42-44
• 4.2.2 試驗(yàn)機(jī)失荷的振動(dòng)過程及致振機(jī)理研究44-45
• 4.2.3 試驗(yàn)機(jī)突然失荷時(shí)力學(xué)模型建立45-46
• 4.2.4 ADAMS振動(dòng)仿真過程46-49
• 4.2.5 仿真結(jié)果分析49-51
• 4.3 試驗(yàn)機(jī)減振研究仿真51-54
• 4.4 基于試驗(yàn)機(jī)動(dòng)態(tài)特性分析結(jié)果的試驗(yàn)機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)54-55
• 4.4.1 試驗(yàn)機(jī)的減振措施54
• 4.4.2 內(nèi)置油箱設(shè)計(jì)54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第5章 試驗(yàn)機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)56-71
• 5.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法56-57
• 5.2 試驗(yàn)機(jī)機(jī)身以機(jī)身質(zhì)量為目標(biāo)的尺寸優(yōu)化57-64
• 5.2.1 優(yōu)化前設(shè)置57-59
• 5.2.2 優(yōu)化結(jié)果分析59-64
• 5.3 機(jī)身形狀優(yōu)化64-69
• 5.3.1 形狀優(yōu)化簡介65
• 5.3.2 試驗(yàn)機(jī)機(jī)身的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)65-69
• 5.4 優(yōu)化結(jié)果對比及試驗(yàn)機(jī)機(jī)身的綜合優(yōu)化69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76

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本文編號：770377