3500kN連續(xù)驅(qū)動立式摩擦焊機為修復焊接電解鋁陽極鋼爪的特定設備。本課題研究的鋼爪夾具作為立式焊機的關(guān)鍵機構(gòu),在焊接過程中屬于重載部件,其靜、動態(tài)性能對于焊件的加工精度有格外顯著的作用。所以開展鋼爪夾具的有限元分析及優(yōu)化,提升鋼爪夾具的靜動態(tài)特性的同時減輕夾具的質(zhì)量對改善鋼爪的加工精度、縮減焊機成本意義非凡。本文根據(jù)立式焊機工作要求和鋼爪夾具功能,結(jié)合夾具設計理論,確定鋼爪夾具各參數(shù)的范圍,初步設計了鋼爪夾具的結(jié)構(gòu),對鋼爪夾具進行受力分析,計算確定了焊機正常運轉(zhuǎn)下鋼爪夾具的最大變形量。對鋼爪夾具整體在不同工況條件下進行靜態(tài)分析,并對夾具的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進行靜態(tài)靈敏度分析,通過對夾具本體的多目標遺傳算法優(yōu)化及端定位塊的結(jié)構(gòu)改進使得鋼爪夾具整體結(jié)構(gòu)的強度剛度顯著提升,均滿足了鋼爪夾具焊接性能要求;接著對夾緊體和夾具本體外肋板進行輕量化優(yōu)化,并設計了三種在鋼爪夾具體的側(cè)板上開孔的輕量化方案,對這三種方案的每組設計參數(shù)進行靜、模態(tài)分析,綜合選出鋼爪夾具的最優(yōu)方案和參數(shù)。模擬了最終優(yōu)化后的鋼爪夾具各部位的諧響應特性,獲得夾具幅值的峰值頻率,與鋼爪夾具通過模態(tài)分析得到的固有頻率很接近,驗證了模態(tài)分析的... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 .本課題的背景和研究意義
        1.1.1 .本課題的背景
        1.1.2 .本課題的研究意義
    1.2 .摩擦焊的發(fā)展與應用
    1.3 .國內(nèi)外機床夾具優(yōu)化的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 .有限元分析發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 .國內(nèi)外機床夾具優(yōu)化現(xiàn)狀
        1.3.3 .剛?cè)狁詈蠂鴥?nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 .本課題研究的主要內(nèi)容
    1.5 .本章小結(jié)
第2章 鋼爪夾具結(jié)構(gòu)總體設計
    2.1 .引言
    2.2 .立式摩擦焊機工作原理
    2.3 .鋼爪夾具結(jié)構(gòu)的設計
        2.3.1 .摩擦焊機鋼爪夾具的功能
        2.3.2 .鋼爪夾具結(jié)構(gòu)總體設計
        2.3.3 .鋼爪夾具參數(shù)范圍確定
    2.4 .鋼爪夾具受力分析
        2.4.1 .鋼爪夾具所受力的分布
        2.4.2 .夾具所受力的大小的計算
    2.5 .摩擦焊機正常工作下鋼爪夾具變形量的確定
    2.6 .本章小結(jié)
第3章 鋼爪夾具靜力學模擬及優(yōu)化
    3.1 .引言
    3.2 .有限元法基本理論
        3.2.1 .響應面數(shù)學模型
        3.2.2 .靜力學理論分析
    3.3 .鋼爪夾具有限元模型的建立
        3.3.1 .建立鋼爪夾具有限元模型
        3.3.2 .施加邊界條件和載荷
    3.4 .鋼爪夾具的靜力學數(shù)值模擬
        3.4.1 .不同工況下鋼爪夾具靜力學模擬
        3.4.2 .各關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的靜力分析
    3.5 .鋼爪夾具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        3.5.1 .結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法
        3.5.2 .遺傳算法多目標優(yōu)化
        3.5.3 .端定位塊結(jié)構(gòu)改進
        3.5.4 .夾緊體結(jié)構(gòu)改進
        3.5.5 .夾具體外肋板厚度改進
        3.5.6 .三種輕量化方案的靜態(tài)分析
    3.6 .本章小結(jié)
第4章 各方案的動力學數(shù)值模擬
    4.1 .引言
    4.2 .動力學理論分析
        4.2.1 .模態(tài)分析基本理論
        4.2.2 .激振力頻率計算
    4.3 .三種輕量化方案的模態(tài)分析
    4.4 .三種優(yōu)化方案的模擬結(jié)果對比
        4.4.1 .模擬結(jié)果對比
        4.4.2 .確定鋼爪夾具最終優(yōu)化結(jié)構(gòu)
    4.5 .鋼爪夾具的諧響應分析校核
        4.5.1 .諧響應基本理論
        4.5.2 .添加邊界條件與載荷
        4.5.3 .結(jié)果分析
    4.6 .本章小結(jié)
第5章 鋼爪夾具剛?cè)狁詈戏治?br>    5.1 .引言
    5.2 .剛?cè)狁詈蟿恿W理論分析
        5.2.1 .多體系統(tǒng)動力學的發(fā)展
        5.2.2 .多剛體動力學模型
        5.2.3 .柔性體模擬的數(shù)學模型
        5.2.4 .ADAMS求解過程
    5.3 .剛?cè)狁詈辖７抡娴倪^程
    5.4 .鋼爪夾具剛?cè)狁詈夏Ｐ偷慕?br>        5.4.1 .剛?cè)狁詈夏Ｐ偷慕⒎椒?br>        5.4.2 .剛?cè)狁詈夏Ｐ偷慕?br>    5.5 .鋼爪夾具剛?cè)狁詈蠑?shù)值模擬
        5.5.1 .模型參數(shù)設定
        5.5.2 .剛?cè)狁詈夏M結(jié)果分析
    5.6 .本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    總結(jié)
    展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀研究生期間所發(fā)表的論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于響應面模型和集成方法的數(shù)控機床整機優(yōu)化[J]. 張在房,張佳翔.  組合機床與自動化加工技術(shù). 2018(03)
[2]電解鋁用新型陽極鋼爪[J]. 李姝婷,王日昕,伍永福,姜彥平.  中國有色冶金. 2017(05)
[3]基于ANSYS的5000KN摩擦焊機夾具支架靜力分析與優(yōu)化[J]. 孔永永,辛舟,尹海鵬.  機械制造與自動化. 2016(02)
[4]基于剛?cè)狁詈系臄?shù)控進給工作臺動態(tài)特性分析[J]. 劉念聰,謝進,楊勇,曾浩然,楊家銳.  組合機床與自動化加工技術(shù). 2015(12)
[5]基于基元模型的車身焊接夾具分層實例推理方法[J]. 胡茶根,殷國富,李堂明,曾定洲.  焊接學報. 2015(09)
[6]摩擦焊接基本原理及應用前景[J]. 關(guān)曉平,田新昊.  機械制造. 2015(01)
[7]基于ANSYS WORKBENCH數(shù)控銑床床身的靜模態(tài)分析[J]. 李和明.  現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2014(06)
[8]電解鋁陽極鋼爪修復新技術(shù)的應用實踐[J]. 王日昕,饒澤世.  輕金屬. 2014(09)
[9]汽車車身焊接夾具方案設計知識可拓重用模型[J]. 胡茶根,殷國富,曾定洲,李堂明.  四川大學學報(工程科學版). 2014(05)
[10]預焙電解槽陽極鋼爪橫梁底表面分層脫落的原因分析[J]. 劉民章,李賢.  有色設備. 2014(04)

碩士論文
[1]HD-200高速壓力機工作機構(gòu)的動力學仿真及其機身結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 劉運璽.山東大學 2013
[2]模具電極用夾具結(jié)構(gòu)有限元分析及優(yōu)化設計[D]. 孫小文.華南理工大學 2013
[3]FWV-6A立式加工中心動靜態(tài)特性分析及優(yōu)化設計[D]. 姜衡.華南理工大學 2011
[4]機床床身結(jié)構(gòu)性能分析及優(yōu)化[D]. 何昕.華中科技大學 2011
[5]典型貨車車架結(jié)構(gòu)有限元分析與優(yōu)化設計研究[D]. 牟昊.武漢理工大學 2011
[6]剛?cè)狁詈限D(zhuǎn)K6轉(zhuǎn)向架動力學性能研究[D]. 李笑.西南交通大學 2009
[7]大型特種貨車剛?cè)狁詈系姆抡嫜芯縖D]. 魏志軍.大連交通大學 2009
[8]蟻群算法在DNA序列分析中的應用[D]. 李燕.吉林大學 2008



本文編號：3181279