固定卷扬式启闭机三维参数化设计及有限元分析

论文摘要

启闭机是水电站中用来调节闸门开度、起吊拦污栅,实现调节水流、拦洪蓄水、排沙冲沙等目的的重要起重机械。启闭机的生产质量和工作性能,对水利水电工程的正常运行、充分发挥其效益,乃至对人民的生命财产安全都至关重要。因此,运用先进的技术和方法对启闭机进行设计具有非常重要的意义。本文在充分论证的基础上,选定固定卷扬启闭机进行设计和研究,把三维参数化设计和有限元分析方法引入启闭机设计。首先,利用机械设计理论完成了对固定卷扬启闭机零部件的设计与计算;然后用参数化三维设计软件Pro/E对其进行三维建模,得到其三维实体模型,完成了启闭机卷扬机构的计算机运动仿真;最后用有限元分析软件ANSYS对启闭机机架进行有限元分析,得到了启闭机机架的应力图和变形图,对提高启闭机的设计质量和改进制造工艺具有一定的指导意义。由于在设计时采用了先进的三维建模技术、计算机仿真技术和有限元分析方法,不仅提高了产品的设计水平,而且还极大地缩短了设计周期,降低了成本,为企业和社会带来巨大的经济效益和社会效益。本文所采用的研究技术和方法对其他机械产品的设计和研发也有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 启闭机的研究与应用现状
• 1-1-1 启闭机在我国工农业生产中的地位和作用
• 1-1-2 国内外启闭机的研究与应用现状
• 1-1-3 目前存在的主要问题及未来发展趋势
• §1-2 关于本课题的研究内容及其意义
• 1-2-1 本课题的研究内容与技术路线
• 1-2-2 本课题的关键技术
• 1-2-3 本课题的主要成果及其意义
• §1-3 本章小结
• 第二章 固定式卷扬启闭机总体方案设计
• §2-1 启闭机概述
• 2-1-1 分类及特点
• 2-1-2 卷扬式启闭机的构成及工作原理
• §2-2 启闭机总体方案比较与确定
• 2-2-1 卷扬式启闭机的整机布置
• 2-2-2 卷扬式启闭机动力传动方式的确定
• §2-3 启闭机总体参数的确定与计算
• 2-3-1 给定的设计参数
• 2-3-2 总体参数的确定与计算
• §2-4 本章小结
• 第三章 固定卷扬启闭机主要零部件的设计与计算
• §3-1 钢丝绳及滑轮组的选型与计算
• 3-1-1 钢丝绳、滑轮组及卷筒的选型
• 3-1-2 钢丝绳、滑轮组及卷筒的设计与计算
• §3-2 减速器的选型及主要参数的确定
• 3-2-1 总传动比的确定及其分配
• 3-2-2 减速器的选择
• §3-3 机架的设计与计算
• 3-3-1 机架结构
• 3-3-2 机架强度的校核
• §3-8 本章小结
• 第四章 固定卷扬启闭机三维参数化造型设计与装配
• §4-1 概述
• 4-1-1 关于三维参数化造型设计
• 4-1-2 三维参数化造型软件Pro/E 简介
• §4-2 固定卷扬启闭机三维实体建模
• 4-2-1 Pro/E 三维参数化建模的基本步骤
• 4-2-2 固定卷扬启闭机各零部件三维参数化建模方法
• 4-2-3 固定卷扬启闭机零部件三维参数化建模实例
• §4-3 固定卷扬启闭机整机装配
• 4-3-1 产品零部件装配的方法与步骤
• 4-3-2 固定卷扬启闭机的零部件装配
• 4-3-3 卷扬启闭机的整机干涉检查
• 4-3-4 卷扬启闭机卷扬机构的运动仿真
• §4-5 本章小结
• 第五章 启闭机机架的有限元静力分析
• §5-1 有限元法的基本原理及 ANSYS 软件
• 5-1-1 有限元法的基本原理
• 5-1-2 ANSYS 软件简介
• §5-2 ANSYS 模型的建立
• 5-2-1 建模方法概述
• 5-2-2 Pro/E 与 ANSYS之间的数据接口
• 5-2-3 模型的简化
• §5-3 单元类型的选择
• 5-3-1 单元选择
• 5-3-2 单元的材料属性
• §5-4 有限元网格的划分
• 5-4-1 网格划分方法
• 5-4-2 有限元网格划分的基本原则
• §5-5 问题求解与分析
• 5-5-1 加载方式的确定
• 5-5-2 问题求解
• 5-5-3 后处理
• §5-6 启闭机机架有限元分析实例
• 5-6-1 机架模型的建立和有限元网格的划分
• 5-6-2 约束处理和加载
• 5-6-3 机架的有限元分析结果
• §5-7 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢