基于Workbench的捞钢机起升机构性能分析及优化设计

摘要

捞钢机是在连铸工艺中重要的钢坯移送设备,其起升机构担负着钢坯提升及放置的重要工作。起升机构能否达到正确的起升工位,能否稳定的捞起钢坯、放置钢坯关系着捞钢机的整体性能。传统的设计方法是设计图纸、制造样机,研究样机、改进不足,修改图纸,制造新的样机,再研究、再修改。这样的设计周期长、成本高,对企业来说得不偿失。而且,捞钢机作为一种大型的起重设备,不能制造太多的样机进行试验。现在,采用CAE技术进行动态设计是减小设备开发成本,提高开发效率的一种有效的方法,并逐渐被企业接受。本文对捞钢机起升机构进行动态设计,采用有限元的方法,对起升机构进行了性能研究及一定的优化设计。本文的主要研究内容如下:
　　1.介绍了捞钢机的结构及运行原理,列出了起升机构的主要性能参数。
　　2.建立了捞钢机起升机构的三维模型,装配起升机构的整机模型,并对起升机构各主要零部件及整机进行了模态分析。
　　3.对起升机构进行了瞬态响应分析,得到了起升机构在空载及加载的工况下,连杆、横梁及吊钩响应。并找出了连杆的薄弱环节。
　　4.利用损伤容限设计理论对横梁进行了疲劳寿命分析,分析了裂纹初始值对疲劳寿命的影响。
　　5.利用Design Exploration模块和Shape Optional工具对连杆进行了优化分析,改进了连杆薄弱处的尺寸,降低了连杆的重量。
　　6.对连杆与横梁相接处的位置设计了一组优化方案,通过改变相连接位置,来达到改善横梁受力情况。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 选题的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的内容

第二章 捞钢机的基本构造原理

2.1捞钢机的基本构造

2.2捞钢机的工作原理

2.3 起升机构性能参数

2.4本章小结

第三章 起升机构三维建模及模态分析

3.1 起升机构三维建模

3.2 起升机构的模态分析

3.3本章小结

第四章 起升机构瞬态动力学分析

4.1 瞬态动力学概述

4.2 起升机构瞬态响应特性分析

4.3 本章小结

第五章 横梁总成疲劳寿命分析

5.1 损伤容限设计

5.2 横梁总成结构的疲劳寿命计算

5.3 计算结果分析

5.4 本章小结

第六章 起升机构优化

6.1 连杆构件的Design Exploration优化分析

6.2 连杆形状优化

6.3 连杆与横梁总成连接处位置优化

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢