楔横轧机相位调节机构分析与优化

论文摘要

在我国,作为汽车轴类件成形以及模锻件预制坯的楔横轧工艺经过半个世纪的理论研究和实际应用已经被证明是非常有效的生产工艺。我国高速公路网逐渐完善,重载汽车业迅速发展,汽车发动机、变速箱的轴类件无论从外形尺寸还是内在质量都需要增大增强。作为生产过程的成形设备,楔横轧机也要向大型化、自动化、高刚度化方向发展。我所开发的加长型D46-125×1100轧机已成功实现重型汽车半轴预制坯生产,作为该设备辅助机构的相位调节机构对于设备的高效率、高质量生产起着重要作用。但是到目前为止我国对于相位调节机构的深入研究较少,本文针对我所已开发的大型楔横轧机和小型轧机的相位调节机构进行了对比研究,基于动力学原理以及应用机械系统动力学分析软件ADAMS对大型轧机的相位调节机构在轧制过程中的受力进行了理论计算和模拟分析,得出了在不同工况下关键零件的受力变化规律,为进一步优化该机构起到了指导作用。本文将疲劳分析引入相位调节机构的设计中,运用ANSYS软件对其中的关键零件进行了有限元静力分析,运用软件中的疲劳工具进行了疲劳寿命分析,并针对机构和关键零件进行了疲劳寿命的目标优化,对提高设备的整体性能提供依据。我所楔横轧机的独特双偏心调节中心距机构在改变中心距时会引起两个轧辊的相位误差,因此改变中心距后需要将相位对齐,本文将设备在不同中心距时需要的相位调节量精确到螺母的旋转圈数,减少现场的准备工作量,提高生产效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 楔横轧机相位概念
• 1.3 国内外楔横轧设备发展概况
• 1.3.1 楔横轧设备产生及发展
• 1.3.2 楔横轧机的类型及特点
• 1.4 两辊立式轧机相位调节机构的种类及特点
• 1.4.1 两辊立式轧机的总体配置
• 1.4.2 相位调节机构结构介绍
• 1.5 课题的提出和意义
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第二章 相位调节机构受力分析计算
• 2.1 引言
• 2.2 分析计算
• 2.3 惯性力计算
• 2.4 本章小结
• 第三章 相位调节机构的动力学分析
• 3.1 引言
• 3.2 多刚体动力学算法原理
• 3.3 仿真分析流程
• 3.3.1 模型的建立
• 3.3.2 相位调节机构的动力学模型
• 3.4 相位调节机构的动力学仿真分析
• 3.5 非对称相位调节机构的受力分析
• 3.6 相位调节机构螺杆的受力曲线分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 疲劳分析理论基础
• 4.2.1 疲劳累积损伤理论
• 4.2.2 疲劳裂纹扩展理论
• 4.3 软件介绍
• 4.4 有限元分析过程
• 4.3.1 有限元模型的建立及网格划分
• 4.3.2 有限元边界条件的确定
• 4.4 优化设计
• 4.4.1 优化设计原理
• 4.4.2 相位调节机构零件优化
• 4.5 本章小结
• 第五章 各中心距与相位调节量的对应关系
• 5.1 引言
• 5.2 确定螺距与相位角的关系
• 5.3 确定中心距与相位调节量的关系
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录一
• 附录二
• 附录三
• 附录四
• 致谢