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卷取机有限元分析与数字化研究

作　者: 张志强
导　师: 杜凤山
学　校: 燕山大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 卷取机 ABAQUS 实体建模 Pro/TOOLKIT 二次开发
分类号: TG333.24
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 193次
引　用: 2次
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内容摘要

卷取机是轧制生产线中极其重要的设备,在带材和线材生产中被广泛应用。卷取机的设计质量直接影响着轧机工作能力的发挥。利用传统设计方法设计卷取机不仅工作量大、设计周期长、设计成本较高,而且卷取机选型缺乏理论依据。随着计算机技术的发展,CAD/CAE/CAM技术的应用越来越广泛。参数化设计的理念深入人心,而有限元方法与计算机技术的结合,为一些传统手段无法解决的问题提供了解决途径。本文首先利用有限元分析软件ABAQUS对常用的两种卷取机——四棱锥式卷取机与斜楔式卷取机进行了力学分析。通过对计算结果的分析,发现四棱锥式卷取机具有更好的工作性能。从而确定了本课题卷取机设计的类型,并为以后的设计工作提供了参考。其次,通过对四棱锥式卷取机主参数的计算,确定了1100双机座可逆式轧机卷取机的设计尺寸。以Pro/E为平台,对卷取机零件进行实体建模,最终完成了虚拟装配,保证了设计的精确性。最后,以Visual C++6.0和Pro/E自带工具包Pro/TOOLKIT为二次开发平台,使用面向对象的方法,对四棱锥式卷取机的主要零部件进行了二次开发,完成了卷取机设计步骤的集成,初步实现了CAD/CAE一体化,并提供系统运行实例。本论文所进行的参数化二次开发提高了卷取机设计工作的效率,保证了设计质量。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1 章绪论  11-19
  1.1 冷轧带钢卷取机发展的历史和现状  11-15
  1.2 课题的研究背景  15
  1.3 CAD 二次开发技术现状  15-17
  1.4 论文的主要工作内容及意义  17-19
第2章利用ABAQUS 有限元计算对卷取机选型  19-44
  2.1 卷筒受力分析  19-21
    2.1.1 选取计算参数  19-20
    2.1.2 扇形板初步受力分析  20-21
    2.1.3 卷筒轴初步受力分析  21
  2.2 有限元方法及ABAQUS 软件简介  21-26
    2.2.1 有限元理论概述  21-22
    2.2.2 有限元计算方法简介  22-25
    2.2.3 有限元软件ABAQUS 简介  25-26
  2.3 计算模型的生成  26-35
    2.3.1 单元选择  26
    2.3.2 网格剖分  26-29
    2.3.3 扇形板计算模型的建立  29-33
    2.3.4 卷筒轴计算模型的建立  33-35
  2.4 计算结果及分析比较  35-43
    2.4.1 等效应力结果分析  35-37
    2.4.2 最大主应力结果分析  37-40
    2.4.3 最大位移结果分析  40-42
    2.4.4 模拟结果综合  42-43
  2.5 本章小结  43-44
第3章四棱锥式卷取机的设计与实体建模  44-57
  3.1 卷筒结构参数的确定  44-46
    3.1.1 设计卷筒外径  44
    3.1.2 设计卷筒长度  44
    3.1.3 设计卷筒棱锥角  44-45
    3.1.4 设计油缸活塞行程量  45-46
  3.2 卷取张力的选取  46-47
  3.3 卷取机传动功率的计算  47-48
  3.4 卷筒径向压力的计算  48-50
  3.5 卷筒强度校核  50-51
  3.6 卷筒液压缸推力拉力计算  51-53
    3.6.1 卷筒胀开时液压缸推力的计算  51-53
    3.6.2 卷筒收缩时液压缸拉力的计算  53
  3.7 用 Pro/ENGINEER 建立三维实体模型  53-55
    3.7.1 Pro/ENGINEER 野火版简介  53-55
    3.7.2 建立三维实体模型  55
  3.8 本章小结  55-57
第4章 Pro/TOOLKIT 程序开发方法  57-69
  4.1 Pro/TOOLKIT 简介  57
  4.2 创建 Pro/TOOLKIT 应用程序的基本方法  57-58
    4.2.1 利用Make 文件创建Pro/TOOLKIT 应用程序  57-58
    4.2.2 利用VC 向导创建Pro/TOOLKIT 应用程序  58
  4.3 用 VC 创建 Pro/TOOLKIT 应用程序的基本框架  58-60
  4.4 Pro/TOOLKIT 应用程序设计  60-65
    4.4.1 user_initializ()和user_terminate()函数  60-61
    4.4.2 Pro/TOOLKIT 主体部分的调用方法和相关函数  61-65
  4.5 Pro/TOOLKIT 程序编译和连接设置  65-67
  4.6 Pro/TOOLKIT 程序注册及运行  67-68
  4.7 本章小结  68-69
第5章二次开发系统编译及运行  69-89
  5.1 主参数的设计及计算模块  71-77
    5.1.1 程序编译  71-73
    5.1.2 程序应用简介  73-77
  5.2 主要零件参数化设计计算模块  77-82
    5.2.1 程序编译  77-79
    5.2.2 程序应用简介  79-82
  5.3 ABAQUS 优化  82-83
  5.4 虚拟装配与干涉检查  83-84
  5.5 工程图的自动生成  84-88
  5.6 本章小结  88-89
结论  89-91
参考文献  91-95
攻读硕士学位期间承担科研任务与主要成果  95-96
致谢  96-97
作者简介  97

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