论文题目: 双螺杆磨浆机构设计及其有限元分析的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 李猛
导师: 薛强
关键词: 双螺杆磨浆机构,有限单元法,应力分析,接触分析,优化设计
文献来源: 天津科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 双螺杆磨浆机以其结构简单、得浆率高、耗能少、用水量少和污染小等优良特性,被称为继盘磨机后的第三代机械制浆设备。国内双螺杆磨浆机设计的研究已经取得一定的成果,但其主要的设计手段仍然是传统的模式。 本文应用CAD/CAE技术进行了双螺杆磨浆机构的设计和分析。首先从系统的角度分析双螺杆磨浆机构的设计过程,建立了磨浆机构设计系统的IDEF0功能模型和IDEF1x信息模型;利用PRO/ENGINEER软件完成了双螺杆磨浆机构的螺杆、芯轴、机筒、轴承座以及其他辅助部分的零件设计和装配设计;在PRO/ENGINEER MECHANISM环境下,进行了螺杆的运动仿真和干涉检验;对不同形式的芯轴和螺杆进行了有限元模拟分析。 对两种不同形式的芯轴进行了有限元应力分析,其中,渐开线花键芯轴较矩形芯轴承载能力好。通过有限元分析优化了芯轴的结构,进而对如何减小芯轴的应力集中提出了建议。同时,采用有限元方法对螺杆进行了接触应力分析。研究了螺棱齿顶圆角和齿根圆角半径对螺杆应力变化的影响,并进一步对螺棱截面进行了优化设计,得出最佳螺棱齿顶圆角和齿根圆角半径值。 本文通过在计算机上构造数字化模型,并且模拟实际工作情况下产品的性能,获得产品的优化设计方案。从而缩短了开发周期、提高了设计效率、设计质量。
论文目录:
1 绪论
1.1 研究课题的学术背景及意义
1.2 本课题相关领域的研究现状
1.2.1 双螺杆磨浆机研究现状与分析
1.2.2 国内双螺杆磨浆机发展现状
1.2.3 双螺杆机构设计现状
1.2.4 国内双螺杆磨浆机设计中存在的问题
1.3 本课题所做工作
2 双螺杆磨浆机构设计系统IDEF模型的建立
2.1 双螺杆磨浆机构IDEF建模目的
2.2 双螺杆磨浆机构设计系统IDEF模型的建立
2.2.1 IDEF0方法简介
2.2.2 双螺杆磨浆机构设计系统IDEF0模型的建立
2.3 双螺杆磨浆机构设计系统IDEF1_X模型的建立
2.3.1 IDEF1_X方法简介
2.3.2 双螺杆磨浆机构设计系统IDEF1X模型的建立
3 双螺杆磨浆机构的三维实体设计
3.1 双螺杆磨浆机构结构形式及螺杆主要技术参数的确定
3.1.1 整体结构形式
3.1.2 双螺杆磨浆机构主要技术参数的确定
3.1.2.1 螺杆直径
3.1.2.2 螺杆中心距
3.1.2.3 螺杆长径比
3.1.2.4 螺杆转速范围
3.1.2.5 磨浆产量
3.1.2.6 功耗
3.2 基于PRO／ENGINEER的双螺杆磨浆机构三维实体设计
3.2.1 PRO／ENGINEER简介
3.2.2 双螺杆磨浆机构的三维实体造型设计
3.2.2.1 螺杆设计
3.2.2.2 磨浆机构螺杆结合端面的处理及螺杆的装配
3.2.2.3 机筒设计
3.2.2.4 芯轴设计
3.2.2.5 轴承座设计
3.3 基于PRO／ENGINEER环境的双螺杆磨浆机构动态仿真
3.3.1 装配仿真的关键技术
3.3.2 仿真过程
4 芯轴的应力分析
4.1 ANSYS WORKBENCH协同仿真环境简介
4.2 芯轴有限元模型的建立
4.2.1 芯轴的结构形式
4.2.2 网格划分
4.3 边界条件
4.3.1 矩形芯轴载荷计算
4.3.2 渐开线芯轴载荷计算
4.3.3 约束条件
4.4 模拟结果及讨论
4.4.1 模拟结果
4.4.2 讨论
4.4.2.1 两种芯轴变形量的比较
4.4.2.2 两种芯轴应力比较
4.4.3 结构改进措施
5 双螺杆应力集中分析及优化
5.1 接触分析理论简介
5.2 有限元模型建立
5.2.1 有限元模型应满足的前提条件
5.2.2 几何模型的建立
5.2.3 加载及约束条件
5.3 求解
5.4 结果分析
5.4.1 螺棱齿顶圆角半径R1对von-Mises应力的影响
5.4.2 螺棱齿根圆角半径R2对von-Mises应力的影响
5.5 讨论
5.6 优化分析
5.6.1 ANSYS优化理论简介
5.6.2 ANSYS优化步骤
5.6.3 优化计算
6 结论
6.1 本课题研究的创新之处
6.2 本文的主要结论
6.3 有待进一步研究的问题
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表论文
发布时间: 2007-01-10
参考文献
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