圆盘剪剪切系统动力学分析与仿真

论文摘要

随着计算机技术的发展,动力学分析和虚拟样机技术在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视和应用,己经成为解决复杂工程分析计算问题的有效方法。对冶金机械设备利用ADAMS进行动力学分析,可为设计和制造提供可靠的数据,具有重要意义。圆盘剪是轧钢机械中重要的辅助设备,广泛用于纵向剪切厚度小于20～30mm的钢板及薄带钢。剪切机的剪切能力大小,直接影响轧机生产能力能否充分发挥以及轧制线生产流程的平衡问题,其切边质量好坏直接影响着冷轧带钢产品的质量。本论文以某双头回转式圆盘剪为研究对象,首先根据剪切系统的结构和工作原理,简化出适合动力学分析和仿真的垂直振动物理模型,对剪切系统进行动力学分析建立数学模型并对系统的固有特性和不同激励下的响应进行求解;其次在Solidworks软件中建立三维实体模型,并导入ADAMS中建立剪切系统虚拟样机。对圆盘剪剪切原理进行分析,得出剪切特点和剪切曲线,并针对具体的参数计算出剪切力的数值。用接触力模拟剪切力进行仿真,得到剪切过程中剪切力的变化规律。与理论分析进行对比,验证仿真的可行性和正确性。最后使用ADAMS/Vibration的自由振动模块分析系统固有频率和绘制各阶模态主振型。与理论分析相比较,分析产生差距的原因。对剪切系统在不同激励情况下的振动进行仿真,得到振动位移图和受力变化图。对仿真结果进行分析,得出不同载荷对振动幅度的影响不大,但载荷越大振动中心线离平衡位置越远的结论。此外,本文综合利用矩阵求解软件(MATLAB)、三维设计软件(SolidWorks)及多体系统动力学仿真分析软件(ADAMS)解决问题的思想和方法对类似研究具有一定借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本文选题背景及研究意义
• 1.2 剪切机综述
• 1.2.1 剪切机的现状及发展
• 1.2.2 剪切机的分类
• 1.2.3 金属剪切过程力学研究进展
• 1.2.4 圆盘剪剪切力计算方法
• 1.3 机械系统动力学概述
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 圆盘剪剪切系统垂直振动模型的建立
• 2.1 圆盘剪剪切系统的结构和工作原理
• 2.2 剪切系垂直系统的简化模型
• 2.3 剪切系振动方程的建立
• 2.4 剪切系固有特性的计算
• 2.4.1 剪切系等效刚度和等效质量的计算
• 2.4.2 计算结果及分析
• 2.5 剪切系统对外载荷的响应
• 第三章 剪切系统虚拟模型的建立
• 3.1 剪切系CAD模型的建模过程及其简化
• 3.2 将剪切系模型导入ADAMS中
• 3.2.1 SolidWork与ADAMS/View之间的数据交换
• 3.2.2 剪切系模型的导入
• 3.2.3 进行信息检查调整模型
• 3.3 本章小结
• 第四章 剪切力仿真及其结果分析
• 4.1 剪切过程中的理论分析
• 4.1.1 板带材的剪切变形过程
• 4.1.2 剪切原理分析
• 4.2 圆盘剪剪切力计算
• 4.2.1 圆盘剪剪切过程的特点
• 4.2.2 剪切力的数值计算
• 4.3 圆盘剪虚拟样机的建立
• 4.3.1 施加约束进行模型检查
• 4.3.2 施加驱动
• 4.3.3 施加力
• 4.4 多刚体系统剪切力仿真
• 4.4.1 剪切力模拟
• 4.4.2 仿真分析
• 4.5 刚柔耦合模型的建立及其剪切力仿真
• 4.5.1 ADAMS柔性体理论
• 4.5.2 利用ADAMS/Flex进行钢板和刀片的柔性化处理
• 4.5.3 刚柔耦合模型的建立
• 4.5.4 刚柔耦合模型的剪切力仿真
• 4.6 本章小结
• 第5章 剪切系垂直振动仿真
• 5.1 建立振动仿真模型
• 5.2 剪切系统自由振动分析
• 5.3 剪切开始时钢板咬入过程中的振动分析
• 5.4 稳定剪切状态下振动分析
• 5.5 剪切结束时钢板退出过程中振动分析
• 5.6 修改工艺参数进行对比仿真
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录