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钢轨轨墙打磨机的结构设计与动态特性分析

作　者: 王秋雨
导　师: 原所先
学　校: 东北大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 钢轨轨墙 结合面 模态分析 谐响应分析
分类号: U213.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 2次
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内容摘要


由于交通运输业对机械加工工业的要求日益增强,铁路钢轨的质量要求成为整个铁路机械加工行业研究的重点,目前对于利用长轨进行铺设主要是为了保证车的稳定性,而铁路钢轨的加工精度严重影响着火车运载速度和稳定性,迄于2002年,我国铁路已经大规模地进行了四次提速,而且还将继续提速。提速集中于主要干线,这些本来行车密度大的线路经受强大的动载作用首当其冲的部件就是钢轨。由于钢轨特别是轨头必然受到轮轨作用时的纵向力、横向力、振动力的作用,必然引起钢轨材料的不均匀磨损,出现钢轨走行面的种种缺陷,例如波浪磨耗、短波、长波等缺陷。另一方面,即使新生产的钢轨,由于长期在空气中曝露,容易被氧化而生锈,甚至产生一些附着物,这大大影响了钢轨的使用性能,因此,在钢轨铺设前,必须对钢轨进行一系列的加工处理,其中,除锈就是其中最关键的一道工序。本课题研究的目的是在轨道铺设完成之后,在进行焊接前对轨墙的两侧进行粗打磨,去除轨墙两侧的杂质和锈蚀,以保持轨墙的光滑,降低轨道作为导体时的电阻,满足在线轨道焊接时将轨道作为导体的基本要求。本文首先对钢轨轨墙打磨机的结构进行设计,利用三维制图软件PROE进行三维建模。由于钢轨轨墙打磨机的整机有许多关键的零部件组成,因此需要对整机的关键零部件利用ANSYS进行动态特性分析,找出各部件的固有频率最后分析整机的模态找出整机固有频率范围,为实际生产提供参考价值,同时根据整机的模态分析和谐响应分析的对比,确定整机的频率响应。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-15
  1.1 课题的背景  11-12
  1.2 本课题研究的目的及意义  12-13
    1.2.1 本课题研究的目的  12
    1.2.2 课题研究的意义  12-13
  1.3 本课题研究内容  13-15
第2章 机床主要结构及功能  15-29
  2.1 引言  15
  2.2 现代机床设计思想及其发展  15-17
    2.2.1 现代机床的设计思想  16-17
  2.3 钢轨轨墙打磨机的总体结构  17-24
    2.3.1 打磨机主要要求  18
    2.3.2 结构设计方案  18-20
    2.3.3 电机的选择设计  20-21
    2.3.4 主轴的计算  21-22
    2.3.5 同步带、带轮的选择及计算  22-24
    2.3.6 砂轮的选择  24
  2.4 钢轨轨墙打磨机整机建模  24-27
  2.5 本章小结  27-29
第3章 机床结合面参数识别  29-41
  3.1 引言  29-30
  3.2 国内外结合面静动态特性研究  30-31
    3.2.1 结合面静态特性实验研究的概况  30
    3.2.2 结合面动态特性实验研究的概况  30-31
  3.3 结合部等效动力学模型  31-34
  3.4 结合面等效动力学参数识别法  34-38
    3.4.1 常用结合面等效动力学参数识别方法  34-35
    3.4.2 吉村允孝积分法  35-38
  3.5 钢轨轨墙打磨机结合面参数的选取  38-40
    3.5.1 电机架与电机座结合面参数计算  38-39
    3.5.2 转动杆件与轴承座结合面参数确定  39-40
  3.6 本章小结  40-41
第4章 钢轨轨墙打磨机的模态分析  41-71
  4.1 引言  41-42
  4.2 模态分析技术概述  42-45
    4.2.1 模态分析技术及其应用  42-43
    4.2.2 模态分析技术的历史发展概况  43-45
  4.3 模态分析理论基础  45-46
  4.4 ANSYS中模态分析法  46-49
  4.5 钢轨轨墙打磨机主要零部件模态分析  49-59
    4.5.1 主轴轴承刚度的计算  49-58
    4.5.2 主轴的临界转速  58-59
  4.6 转动杆的模态分析  59-62
    4.6.1 边界条件设置  59-62
  4.7 滑块组建的模态分析  62-65
  4.8 打磨机的整机框架的模态分析  65-68
    4.8.1 建立钢轨轨墙打磨机的机整机框架有限元模型  65-66
    4.8.2 钢轨轨墙打磨机的整机架模态分析  66-68
  4.9 钢轨轨墙打磨机的整机模态分析  68-70
  4.10 本章小结  70-71
第5章 钢轨轨墙打磨机的谐响应分析  71-79
  5.1 引言  71-72
  5.2 谐响应分析简介  72
    5.2.1 谐晌应分析的定义  72
    5.2.2 谐响应分析的求解方法  72
  5.3 钢轨轨墙打磨机的谐响应分析及其结果  72-76
    5.3.1 模态叠加法谐响应分析步骤  72-73
    5.3.2 钢轨轨墙打磨机的整机的谐响应分析  73-76
  5.4 钢轨轨墙打磨机消振措施  76-77
    5.4.1 机床切削振动的原因和种类  76-77
    5.4.2 消振措施的提出  77
  5.5 本章小结  77-79
第6章 结论与展望  79-81
  6.1 结论  79
  6.2 未来工作展望  79-81
参考文献  81-85
致谢  85

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路线路工程 > 线路构造 > 钢轨
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