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钢筋切断机有限元分析与动力学研究

作　者: 许少云
导　师: 刘中
学　校: 太原科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 钢筋切断机有限元运动仿真动力学过盈配合
分类号: TU649
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

本文针对目前钢筋切断机使用过程中存在的一些问题，基于有限元理论，运用ANSYS有限元分析软件对GQ40F型钢筋切断机进行了有限元分析，得出了机体应力、应变大小、分布和机体整体变形情况，并找出了机体结构薄弱环节和材料冗余部分，为切断机的设计和优化提供了可靠依据。对钢筋切断机剪切机构进行运动学理论研究，得出剪切机构滑块的位移、速度、加速度的矢量表达式并运用运动仿真软件SolidWorks Motion建立剪切机构的三维模型对机构进行运动仿真，得出机构各构件的位移、速度、加速度曲线图，验证矢量表达式和运动仿真模型的正确性。对钢筋切断机进行了动力学理论分析，利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对钢筋切断机机体进行瞬态动力学分析，得出切断机在切断钢筋整个过程中的受力情况，同时对机体进行了模态分析，得到了机体的六阶频率和振型。根据动力学分析得出的结果和机体振型情况对机体进行结构改进，并证明改进方案的可行性，为切断机在今后的设计和改造上提供参考。从理论方面分析了轴与轴承过盈配合时，轴和轴承各自的应力分布和大小；运用ANSYS对轴与轴承的配合进行了非线性有限元分析，得出了应力分布云图，并探讨了配合过盈量和装配应力的关系，为钢筋切断机轴承的装配工艺提供了参考。

全文目录

中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 钢筋切断机的发展历史及现状  10-12
    1.1.1 发展趋势  12
    1.1.2 本课题研究现状  12
  1.2 课题研究背景及意义  12-13
    1.2.1 研究背景  12-13
    1.2.2 实际意义  13
  1.3 课题研究的主要内容  13-16
第二章机体结构静力有限元分析  16-26
  2.1 钢筋切断机力学性能研究  16-18
    2.1.1 最大冲切力的计算  17
    2.1.2 曲轴受力分析  17-18
  2.2 材料失效的准则  18-19
  2.3 机体静力学有限元分析  19-25
    2.3.1 机体实体模型的建立  19-21
    2.3.2 在 ANSYS 中设置材料参数  21
    2.3.3 有限元网格划分  21-22
    2.3.4 边界条件和载荷的施加  22-24
    2.3.5 计算结果及结果分析  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章钢筋切断机剪切机构的运动仿真研究  26-32
  3.1 引言  26
  3.2 剪切机构运动学分析  26-28
    3.2.1 滑块位移  26-27
    3.2.2 滑块速度  27-28
    3.2.3 滑块加速度  28
  3.3 SolidWorks Motion 简介  28-29
    3.3.1 SolidWorks Motion 概述  28
    3.3.2 基本知识  28-29
  3.4 基于 SolidWorks Motion 剪切机构运动仿真  29-30
    3.4.1 机构各部件的建模  29-30
    3.4.2 机构的装配与仿真模型的建立  30
  3.5 剪切机构的运动学仿真  30-31
  3.6 本章小结  31-32
第四章钢筋切断机动力学分析  32-56
  4.1 引言  32-33
  4.2 机械动力学理论  33-40
    4.2.1 三相异步电动机的机械特性  34-35
    4.2.2 单自由度机械系统的动力学方程  35-36
    4.2.3 单自由度系统的受迫振动  36-40
  4.3 钢筋切断机动力学理论研究  40-42
  4.4 ANSYS/LS-DYNA 软件简介  42-43
  4.5 基于 ANSYS/LS-DYNA 钢筋切断机瞬态动力学分析  43-48
    4.5.1 利用 ANSYS/LS-DYNA 进行动力分析的一般步骤  43
    4.5.2 前处理  43-45
    4.5.3 加载  45
    4.5.4 求解  45-46
    4.5.5 后处理和结果分析  46-48
  4.6 结构改进  48-51
    4.6.1 不同偏心距下机体受力情况  48
    4.6.2 机体结构改造  48-51
  4.7 机体模态分析  51-54
    4.7.1 改进前机体模态分析  51-52
    4.7.2 改进后机体模态分析  52-54
    4.7.3 结论分析  54
  4.8 本章小结  54-56
第五章轴承与高速轴接触应力研究  56-66
  5.1 过盈配合概述  56-57
  5.2 过盈配合的计算方法  57-60
    5.2.1 弹性变形范围内过盈配合的计算方法  57-58
    5.2.2 弹性力学理论  58-60
  5.3 接触问题的有限元法  60-61
    5.3.1 接触问题介绍  60
    5.3.2 ANSYS 软件支持的接触单元  60
    5.3.3 ANSYS 面-面分析的一般过程  60-61
  5.4 轴与轴承配合的有限元分析  61-64
    5.4.1 最大过盈量时的等效应力  62-63
    5.4.2 过盈量对接触应力的影响  63-64
  5.5 本章小结  64-66
第六章总结与展望  66-68
  6.1 本文结论  66
  6.2 研究展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-74
攻读学位期间发表的论文  74-75

钢筋切断机有限元分析与动力学研究

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