基于虚拟样机的铝水包数控清渣机的设计与研究

论文摘要

铝水包数控清渣机是一种新型产品,目前国内尚未研制出专门的铝水包清渣机,大多数电解铝企业清渣工作并不及时,普遍使用普通刀具进行人工清渣,劳动强度很大、工作效率很低,有时甚至会损坏铝水包内壁的保温材料,严重影响着铝产品的质量,其缺陷在企业发展过程中愈来愈明显。针对此现状,并应企业的要求,本文应用虚拟样机技术与数控技术,展开了对新型铝水包清渣设备的设计与研究。虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法,它是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法。利用虚拟样机技术,可以使产品的设计者、使用者和制造者在产品研制的早期,在虚拟的环境中直观形象地对虚拟的产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真,这对启迪设计创新、提高设计质量、减少设计错误、加快产品开发周期有十分重要的意义。本文在虚拟样机技术与数控技术理论的指导下,在国外高新软件—CAD/CAE/CAM特征造型工具SolidWorks、机械动力学仿真软件ADAMS(Automatic Dynamic AnalysisMechanical System)和有限元分析软件ANSYS集成系统基础上,对铝水包数控清渣机进行设计与研究。首先根据加工要求,确定清渣机基本参数,设计出其数控系统,利用SolidWorks软件对其进行了三维参数化建模和装配,并对模型的正确性和合理性进行了基本检验,并利用机械动力学仿真软件ADAMS对机械系统进行了运动分析,检验其运动的合理性及动态干涉情况。最后利用有限元分析元件ANSYS对清渣机器的关键零部件进行了有限元静力学和动力学分析,对机械结构进行优化设计,保证了设计质量。本课题所使用的设计思想和方法同样适用于其它新型产品的设计与开发。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 课题的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状、发展动态
• 1.4 论文研究的主要内容
• 1.5 本章小节
• 2 虚拟样机技术
• 2.1 虚拟样机技术的基本概念
• 2.2 虚拟样机技术在数控机床设计中的应用
• 2.3 本章小节
• 3 铝水包清渣机数控系统分析与连接
• 3.1 数控系统分析
• 3.2 数控系统的连接设计
• 3.3 本章小节
• 4 基于SolidWorks的铝水包清渣机的虚拟建模与装配
• 4.1 虚拟建模与装配的软件平台
• 4.2 铝水包清渣机的虚拟建模
• 4.3 铝水包清渣机的虚拟装配
• 4.4 本章小节
• 5 基于ADAMS的铝水包清渣机的运动学分析与仿真
• 5.1 AMDAS的分析和计算方法
• 5.2 ADAMS中实体模型的导入
• 5.3 铝水包清渣机的运动学仿真
• 5.4 本章小节
• 6 铝水包清渣机的有限元分析
• 6.1 有限元分析
• 6.2 铝水包清渣机的静刚度分析
• 6.3 铝水包清渣机的动力学分析
• 6.4 本章小结
• 7 虚拟样机技术在铝水包数控清渣机设计开发中的实际应用情况
• 7.1 实际应用情况
• 7.2 进一步的应用前景
• 8 总结与展望
• 8.1 课题总结
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文