铝锭连铸机接锭机架的运动分析及结构优化

摘要

随着电解铝工业的迅速的发展，其对铝锭连铸机设备的生产效率，自动化程度提出了愈来愈高的要求。良好的结构性能要求已成为产品开发设计中重要优化方面之一，接锭机架是铝锭连铸机设备中的关键部件，对其进行各方面的研究与分析优化，能够对提高铝锭连铸机的生产效率，自动化等方面起着重要的作用。
　　 首先，本文对接锭机架结构进行运动分析，依据四连杆机构各杆组成的封闭矢量多边形。再通过相应的软件画出接锭机架在接锭位置，输送铝锭位置及接锭机架摆到最低点位置图，并测量其在各位置时的数据。经过计算求出接锭机架上输送链的合理速度。也确定了接锭机架在最低点位置时，其与接锭板之间的夹角，最后分析了多边形效应对速度的影响，在一定的条件下输送链的齿数越小，多边形效应越明显。这些因素为提高铝锭连铸机的工作效率提供了理论依据。
　　 其次，通过有限元模型对接锭机架进行了静力学分析，分析了接锭机架在正常和重载时的受力变形，为接锭机架轻量化设计提供了力学依据;并且对接锭机架结构的动态特性进行研究，通过模态分析得到前八阶固有频率，为接锭机架提供了动力学依据。
　　 在接锭机架静动态特性分析基础上对其结构进行优化，然后对优化后的接锭机架进行静动态特性分析比较，选取较好的优化结构。然后通过改变接锭机架结构中壁厚，筋板厚度和筋板高度，对其进行了灵敏度分析，表明了改变筋板厚度和高度对接锭机架结构静动态特性影响不大。最终确定接锭机架的优化结构。
　　 最后，再对优化后接锭机架进行静动态分析，得到优化后结果，通过对优化前后的接锭机架结构分析结果的对比，可以看出，优化后的结果是合理的。达到优化的目的。

目录

声明

摘要

插图索引

表格索引

第1章 绪论

1 课题背景和意义

1．2 国内外的研究及铝锭连铸机技术的现状

1．2．1 国内

1．2．2 国外

1．2．3 国内外铝锭连铸机技术的现状

1．3 对铝锭连铸机的接锭机架结构静动态特性分析的意义

1．4 研究内容和目标

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究目标

1．5 本章小结

第2章 接锭机架的运动分析

2．1 接锭机架的结构

2．2 接锭机架工作流程

2．3 运动分析

2．3．1 输送链速度的确定

2．3．2 确定接锭板与输送链夹角度数

2．4 多边形效应的产生对输送链速度的影响

2．5 本章小结

第3章 接锭机架的结构模型和有限元模型

3．1 有限元分析的思想

3．2 有限元的发展和应用

3．3 结构分析有限元基本步骤

3．4 有限元分析软件的选择

3．4．1 选择CAD实体模型的软件

3．4．2 模型的假定

3．5 建立接锭机架的模型

3．6 建立接锭机架的有限元模型

3．6．1 接锭机架模型导入模型

3．6．2 定义单元属性

3．6．3 网格划分

3．7 本章小结

第4章 接锭机架结构静力分析

4．1 静力学分析的基础

4．2 有限元软件ANSYS线性静力分析的基本步骤

4．3 确定载荷与添加边界条件

4．3．1 确定载荷

4．3．2 施加载荷和边界条件

4．4 求解与分析结果

4．4．1 位移分析

4．4．2 应力分析

4．5 本章小结

第5章 接锭机架的模态分析

5．1 模态分析概念

5．2 模态分析的理论

5．2．1 模态分析的方法

5．2．2 模态分析的步骤

5．3 模态计算结果分析

5．4 本章小结

第6章 接锭机架结构优化设计

6．1 优化设计

6．1．1 优化设计基本概念

6．1．2 选型优化

6．1．2 接锭机架结构静动态特性分析

6．2 接锭机架结构参数的灵敏度分析及结构优化

6．2．1 灵敏度分析的概念及结构动态特性灵敏度分析

6．2．2 接锭机架结构设计参数的灵敏度分析

6．2．3 接锭机架结构的优化与检验

6．3 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文