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钢筋切断机的箱体有限元分析及传动机构动力学仿真

作　者: 朱振华
导　师: 刘中
学　校: 太原科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 钢筋切断机箱体有限元分析动力学分析模型传递
分类号: TG305
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 186次
引　用: 2次
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内容摘要

钢筋切断机是一种广泛应用于机械制造、建筑等行业中的重要工具,随着科技的进步和加工要求的不断提高,现有的钢筋切断机已逐渐不能适应用户的新需求,目前钢筋切断机还有待于进一步全面深入的研究。降低成本、增加新功能、提高自动化水平等将成为钢筋切断机今后发展的方向。针对钢筋切断机设计和生产的现状,进行了生产加工状况、常见故障及关键问题的调查,然后使用有限元及虚拟样机技术对钢筋切断机三维模型进行结构静力学分析、动力学分析,进而提出改进方案。论文主要就以下内容进行了深入研究:(1)建立钢筋切断机三维实体模型。建立钢筋切断机各个零部件的模型,完成虚拟装配并进行运动仿真,利用建模软件Pro/E的碰撞检测功能对钢筋切断机模型进行碰撞检测,验证模型的准确性。(2)借助ANSYS软件对钢筋切断机箱体进行静力学分析,得出钢筋切断机剪切钢筋过程中箱体上应力、应变的分布云图,找出最大应力位置并提出改进方案,对改进后的箱体做有限元分析,并分别对改进前后的箱体进行模态分析,分析改进方案的可行性和有效性。(3)建立钢筋切断机剪切钢筋的模型,对其进行有限元分析。基于动力学分析软件LS-DYNA仿真钢筋切断机剪切钢筋的过程,得出钢筋被剪切时动态的应力、应变分布云图、钢筋被剪切时的断口变化情况及剪切力曲线图等。(4)将建好的传动机构模型导入到ADAMS环境下,进行动力学性能分析,借助ADAMS/PostProcessor模块获得减速机构中各关键部位的速度、加速度、位移等曲线图,深入分析钢筋切断机中传动机构的动力学性能。通过仿真分析,取得了以下结果:借助先进的Pro/E、ANSYS和ADAMS软件联合仿真,建立了钢筋切断机模型,并实现了其运动仿真,通过对箱体模型做有限元分析,提出了改进方案并证明了改进方案的可行。利用LS-DYNA仿真钢筋切断机剪切钢筋的动态过程,利用ADAMS软件对钢筋切断机的传动机构做动力学分析,得到了传动机构的运行数据及相关曲线图,为后续课题的进一步研究提供了参考数据。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-13
  1.1 课题提出的背景  9
  1.2 国内外研究的现状及发展趋势  9-11
    1.2.1 钢筋切断机的历史  9-10
    1.2.2 国内外切断机技术差异  10-11
    1.2.3 发展趋势  11
  1.3 课题研究的意义  11-12
    1.3.1 理论意义  11-12
    1.3.2 现实应用  12
  1.4 课题研究方案  12
  1.5 本章小结  12-13
第二章模型的建立及其运动仿真  13-25
  2.1 Pro/E 简介  13-14
    2.1.1 三维实体建模  13
    2.1.2 单一数据库  13
    2.1.3 基于特征  13-14
    2.1.4 参数化设计  14
  2.2 钢筋切断机结构和基本工作原理  14-15
    2.2.1 基本结构  14
    2.2.2 基本工作原理  14-15
  2.3 钢筋切断机模型的建立  15-16
    2.3.1 箱体模型的建立  15-16
    2.3.2 齿轮及齿轮轴模型的建立  16
    2.3.3 其他零部件模型的建立  16
  2.4 虚拟装配  16-20
    2.4.1 模块化的虚拟装配  17-18
    2.4.2 自顶向下的原则  18-19
    2.4.3 装配过程中出现的常见问题及解决方法  19-20
  2.5 运动仿真  20-24
    2.5.1 建立机构运动仿真的一般步骤  20
    2.5.2 钢筋切断机运动仿真实现  20-22
    2.5.3 干涉检验  22-23
    2.5.4 保存结果  23-24
  2.6 本章小结  24-25
第三章钢筋切断机的箱体有限元分析  25-53
  3.1 有限元软件 ANSYS11.0 简介  25
  3.2 钢筋切断机的力学性能分析  25-33
    3.2.1 钢筋切断机的剪切机理  26-28
    3.2.2 最大冲切力的计算  28-30
    3.2.3 箱体受力分析  30-33
  3.3 箱体结构静力分析  33-46
    3.3.1 箱体模型的导入  33-34
    3.3.2 在 ANSYS11.0 中设置材料参数  34
    3.3.3 对箱体模型划分网格  34-35
    3.3.4 边界条件及施加载荷  35-37
    3.3.5 计算结果分析  37-40
    3.3.6 优化改进  40-46
  3.4 箱体模态分析  46-52
    3.4.1 对材料为球墨铸铁的箱体模态分析  47-49
    3.4.2 改进后的箱体模态分析  49-50
    3.4.3 结论分析  50-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章钢筋切断机的动力学分析  53-67
  4.1 引言  53
  4.2 基于ANSYS/LS-DYNA 钢筋切断机剪切钢筋过程的仿真分析  53-60
    4.2.1 建立钢筋剪切机构模型  54-55
    4.2.2 划分网格  55-56
    4.2.3 加载、约束和边界条件  56
    4.2.4 显式分析求解  56
    4.2.5 显式后处理及结果分析  56-60
  4.3 传动机构的动力学仿真  60-66
    4.3.1 关于动力学分析和 ADAMS  60-61
    4.3.2 接口 Mechanical/Pro  61-62
    4.3.3 导入模型  62-63
    4.3.4 创建约束副、添加驱动和接触力  63-64
    4.3.5 仿真分析  64
    4.3.6 仿真后处理及结果分析  64-66
  4.4 本章小结  66-67
第五章总结与展望  67-69
  5.1 本文结论  67-68
  5.2 回顾总结  68
  5.3 工作展望  68-69
参考文献  69-73
致谢  73-75
攻读学位期间发表的论文  75-76

钢筋切断机的箱体有限元分析及传动机构动力学仿真

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