铜自动包装线下顶式压力机力学性能研究

论文摘要

本文对铜自动包装生产线致密工位的下顶式压力机出现的稳定性问题进行了分析和研究,并根据出现偏斜载荷的现象,建立了该压力机的机身力学模型,利用大型有限元分析软件ANSYS为研究工具,对机身进行了静态、模态和动态响应分析,并根据分析结果对机身立柱进行了优化设计和研究,以达到在运动过程中减少振动和冲击,增强运动的稳定性,延长使用寿命。首先,分析了该下顶式压力机机身的结构特点和受力情况,引入ANSYS软件建立了机身的有限元模型,通过静力学分析,确定了偏斜载荷作用下该压力机立柱的最大变形和应力分布情况,并对立柱的静刚度进行了校核。其次,根据建立的机身有限元模型,对压力机机身进行了模态分析,采用兰索斯法提取了前10阶固有频率及振型图,确定了结构的振动特性,也为其它动力学分析奠定了基础。再次,在模态分析的基础上,对该压力机机身进行了动态响应分析。通过谐响应分析确定了该结构在承受按正弦规律变化的载荷时的稳态响应,得出了不同方向激励力作用下的谐响应曲线,为以后设计提供了依据。通过瞬态动力学分析,得出了该结构的位移、速度、加速度在冲击载荷作用下随时间变化的响应曲线,为该压力机工作状态参数的调整提供了参考。最后,运用ANSYS参数设计语言APDL进行建模,采用一阶法以压力机立柱半径为设计变量进行优化,从结果判断出符合使用范围的最优解,为该压力机的设计提供了一定的理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 第1章 绪论
• 1.1 锻压机械的概述
• 1.1.1 锻压机械的作用及特点
• 1.1.2 锻压机械的发展阶段
• 1.2 压力机的概况及发展趋势
• 1.2.1 国外压力机的概况及发展趋势
• 1.2.2 国内压力机的概况及发展趋势
• 1.3 课题的来源及意义
• 1.3.1 课题的来源
• 1.3.2 课题的意义
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 压力机及负载的有关参数
• 2.1 下顶式压力机的概况
• 2.1.1 下顶式压力机的用途和特点
• 2.1.2 下顶式压力机的结构概述
• 2.1.3 下顶式压力机的相关参数
• 2.2 下顶式压力机的负载特性
• 2.2.1 负载的结构
• 2.2.2 负载的基本参数
• 2.3 下顶式压力机与上压式压力机负载时的受力分析
• 2.3.1 下顶式压力机负载时的受力分析
• 2.3.2 上压式压力机负载时的受力分析
• 2.3.3 下顶式压力机立柱的刚度要求
• 2.4 本章小结
• 第3章 压力机机身建模及静力学分析
• 3.1 有限元方法及ANSYS软件简介
• 3.1.1 有限元方法简介
• 3.1.2 ANSYS软件介绍
• 3.2 下顶式压力机机身的建模
• 3.2.1 建模方法的选择
• 3.2.2 模型的简化
• 3.2.3 机身有限元模型的建立
• 3.3 在求解器中施加载荷和求解
• 3.4 计算结果分析
• 3.5 上压式压力机的建模及求解分析
• 3.5.1 上压式压力机的建模
• 3.5.2 施加约束与载荷
• 3.5.3 计算结果分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 下顶式压力机模态分析
• 4.1 模态分析理论
• 4.2 模态提取方法
• 4.3 ANSYS的模态分析步骤
• 4.4 本章小结
• 第5章 下顶式压力机动态响应分析
• 5.1 动态响应分析的概念
• 5.2 动态响应分析的理论
• 5.3 ANSYS动态响应分析方法
• 5.4 下顶式压力机的谐响应分析
• 5.4.1 压力机机身在X方向的谐响应分析
• 5.4.2 压力机机身在Y方向的谐响应分析
• 5.4.3 压力机机身在Z方向的谐响应分析
• 5.5 下顶式压力机的瞬态动力学分析
• 5.5.1 下顶式压力机运动过程分析
• 5.5.2 压力机机身瞬态分析的结果
• 5.6 本章小结
• 第6章 下顶式压力机立柱的优化
• 6.1 优化设计简介
• 6.1.1 优化设计的相关概念
• 6.1.2 优化设计的步骤
• 6.1.3 优化方法介绍
• 6.1.4 优化分析程序
• 6.2 下顶式压力机立柱的优化
• 6.2.1 参数化建模
• 6.2.2 后处理
• 6.2.3 优化计算与结果分析
• 6.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文