注塑机拉杆的应力分析及参数优化

摘要

拉杆是注塑机的重要承载零件，其受力复杂，在使用中常发生早期断裂。拉杆的应力分析与优化是注塑机设计所急需解决的问题。随着计算机技术的发展，有限元分析和优化设计成为受力复杂或结构复杂零件设计的重要方法，适于解决拉杆设计的难题。 本文的主要研究内容如下：注塑机拉杆与模板的整体应力分析及应变测试、拉杆螺纹的应力分析与参数优化、拉杆螺纹端卸载槽的参数优化以及螺纹与卸载槽参数优化前后拉杆螺纹在偏载下的应力分析。其研究成果具有一定的普遍性，可为注塑机生产企业提供拉杆的应力分析与优化设计方法，并可为模板的设计改进提供依据。 本文首先分析了国内外注塑机拉杆的研究概况，结合实际注塑机拉杆在使用过程中存在的早期断裂问题，将拉杆与模板等零件组合起来建立整体的有限元分析模型，以获取拉杆在模板变形影响下的应力与变形状况。通过应变测试，检验了有限元分析结果。 根据拉杆主要在螺纹部分断裂的特点，以APDL语言建立拉杆三角螺纹端和梯形螺纹端的二维几何模型、非线性有限元分析模型和优化模型，用ANSYS的非线性解算器进行求解。经用拉杆螺纹端在偏载作用下的有限元分析，验证了优化所获得的螺纹与卸载槽参数的优越性，并分析了拉杆存在较大偏载的原因。 本论文取得了以下主要研究成果：建立了拉杆与模板的整体有限元分析模型、拉杆螺纹及卸载槽参数的有限元分析与优化整合的模型以及拉杆螺纹端在偏载作用下的有限元分析模型；取得了较好的拉杆参数；积累了拉杆应力分析与优化的设计经验；发现原模板设计存在刚度不足的问题。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

1绪论

1.1课题来源

1.2课题的研究背景及意义

1.3国内外研究概况

1.4本文的主要内容和方法

2拉杆与模板的整体应力分析

2.1拉杆与模板三维几何模型的建立

2.2拉杆与模板整体有限元分析模型

2.3拉杆与模板整体计算结果与分析

2.4本章小结

3拉杆与模板的应变测试

3.1应变测试的准备工作

3.2应变的测试与数据处理

3.3本章小结

4拉杆固定端三角螺纹的应力分析与优化

4.1二维几何模型的建立

4.2有限元模型的建立

4.3应力分析

4.4优化模型

4.5优化结果与分析

4.6本章小结

5拉杆传动端梯形螺纹的应力分析与优化

5.1有限元模型的建立

5.2应力分析

5.3优化模型

5.4优化结果与分析

5.5本章小结

6拉杆螺纹端卸载槽的参数优化

6.1近卸载槽处螺纹应力分析

6.2卸载槽参数优化模型

6.3卸载槽参数优化结果分析

6.4本章小结

7拉杆螺纹在偏载下的应力分析

7.1拉杆梯形螺纹端在偏载下的有限元分析模型

7.2原设计参数下拉杆梯形螺纹端的应力分析

7.3参数优化后拉杆梯形螺纹端的应力分析

7.4原设计参数下拉杆三角螺纹端的应力分析

7.5参数优化后拉杆三角螺纹端的应力分析

7.6改善拉杆螺纹端应力状况的措施

7.7本章小结

8总结与展望

8.1全文总结

8.2未来研究设想

致谢

参考文献

附录1攻读学位期间发表学术论文目录