基于Pro/E与ANSYS的振动筛三维设计及有限元分析

论文摘要

振动筛是近20年来迅速发展的一种筛分机械,已广泛应用于采矿、冶金、石化、建筑等工业部门。这类机械是利用振动特性来满足生产中工艺过程和工作过程的要求。工作过程中,复杂的承载条件与长时间的连续工作使得其主要结构的零部件始终承受着恶劣的交变载荷,设备结构的损伤是不可避免的。显然,高可靠性、长寿命、高筛分率振动筛的开发与应用对于提高工业生产部门的经济效益具有直接的作用。在工程中,传统的方法是:设计人员根据零件的功能要求,先在头脑中形成概念模型,然后以二维工程图的形式表达出来,并凭经验和有关的标准来进行相关的分析。随着计算机软硬件技术的发展,可以通过CAD/CAE技术来完成其设计过程。采用CAD软件对零件的机构进行设计,再用CAE软件对零件进行各种复杂的有限元分析,可以大大减少人力、物力和财力的消耗,并缩短设计周期。本课题来源于美卓公司进口2YAC2460圆振动筛国产化设计制造,在研究振动筛工作原理的基础上,在Pro/E环境下对整机的所有零件及装配体进行三维建模、工程图的绘制,实现了单一数据库下振动筛整机参数化设计,大大提升了设计效率。同时利用有限元分析技术,在ANSYS环境下建立了振动筛筛框有限元计算模型,并对建模中的问题进行了详细讨论;对筛框等重要部件进行强度分析,直观地得到了筛框的应力分布规律与薄弱环节,为振动筛改进设计提供依据;通过模态分析得到振动筛筛框的多阶固有频率和对应的振型,结果表明结构在稳态工作频率下不会发生共振;通过谐响应分析得到电机—基座系统的幅频响应曲线,分析了振动筛在工作过程中基座的变位移变化情况,为振动筛的安装提供参考;同时,根据振动筛的原理和结构,对振动筛可能存在的故障进行了预测与分析,为振动筛的日常维护和检修提供参考。按照设计图纸与生产工艺的要求,2YAC2460C超重型振动筛试制成功,并在现场安全无障碍运行五个月,可靠性和筛分效率达到了预期效果,设计成果得到了企方的高度认可。本论文紧贴生产实际,将CAD/CAE应用于重大筛选设备的设计过程,实现了无纸化设计与分析,取得了良好的效果,为振动筛的国产化设计提供了一种较好的方法,对其它类似问题的应用也具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 振动筛国内外研究与发展现状
• 1.3 课题研究手段及技术路线
• 1.3.1 CAD/CAE 技术的应用
• 1.3.2 课题研究的技术路线
• 1.4 课题研究内容与论文的结构安排
• 1.4.1 课题研究内容
• 1.4.2 论文的结构安排
• 第二章 振动筛的工作原理与分类
• 2.1 振动机械的应用与组成
• 2.2 惯性振动筛的工作原理和构造
• 2.2.1 振动筛的分类
• 2.2.2 惯性振动筛的工作原理与分类
• 2.3 2YAC2460 振动筛激振原理的设计计算
• 第三章 2YAC2460 圆振动筛结构与三维设计
• 3.1 2YAC2460 圆振动筛结构
• 3.2 基于Pro/E 的2YAC2460 圆振动筛设计
• 3.2.1 Pro/E 特征设计概述
• 3.2.2 族表在设计过程中的应用
• 3.2.3 2YAC260 圆振动筛虚拟装配
• 3.2.4 装配干涉检验
• 3.2.5 装配动画的制作
• 3.2.6 标准工程图的绘制
• 第四章 振动筛有限元分析
• 4.1 振动系统分析的一般方法
• 4.1.1 振动筛力学模型的建立
• 4.1.2 振动机械强度计算理论
• 4.1.3 振动结构模态分析
• 4.1.4 振动结构谐响应分析
• 4.2 有限元单元法的基本理论
• 4.3 ANSYS 软件介绍
• 4.3.1 计算机辅助工程分析的基本结构
• 4.3.2 ANSYS 软件简介
• 4.4 振动筛筛框有限元模型的建立
• 4.4.1 2YAC2460 圆振动筛筛框结构
• 4.4.2 振动筛筛框建模考虑的问题
• 4.4.3 单元的选择
• 4.4.4 振动筛有限元模型建立
• 4.5 振动筛筛框静力学分析
• 4.6 模态分析
• 4.6.1 振动筛筛框模态分析
• 4.6.2 偏心轴模态分析
• 4.7 电机—基座谐响应分析
• 4.8 振动筛运行过程故障分析与解决方法
• 第五章 结论与展望
• 5.1 总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 附录A 激振器三维爆炸图与二维装配图
• 附录B 振动筛筛框有限元模型建立之部分APDL 语言
• 致谢
• 个人简介、在学期间发表的学术论文及研究成果