废钢破碎机转子的动力学分析及结构优化

摘要

废钢破碎机工况复杂，而转子是锤式废钢破碎机最关键的部件，其作用是带动锤头进行旋转工作，是废钢破碎机最容易出现问题的地方。本文以PSX?98104型锤式废钢破机为对象，采用理论力学、动力学仿真以及有限元分析等方法，研究废钢破碎机运转过程中的碰撞力，以及破碎机转子的各种动力学特性，并对破碎机转子的关键零部件进行了有限元分析及结构优化，为废钢破碎机的设计与研究工作提供了科学的依据。
　　本文首先分析了废钢破碎机的工作原理及性能特点，结合破碎理论，建立了物料破碎力学及碰撞力学模型。其次，以PSX?98104废钢破碎生产线转子为样机，运用SolidWorks软件创建其零部件的三维实体装配模型，并通过干涉检验证明了装配模型的准确性。然后基于虚拟样机技术，建立了废钢破碎机转子的动力学模型，通过对废钢破碎机转子系统的动力学仿真，真实模拟了废钢破碎机工作过程复杂的受力情况，得到了转子系统关键零部件锤头与销轴的碰撞力，并且仿真得到锤头与物料碰撞这一复杂过程中的力学特性。再利用有限元法对废钢破碎机转子的关键零部件进行了应力分析，得到主轴、锤头以及销轴的von?mises应力云图，分析得到转子关键零部件的极限应力及其分布情况，通过转子系统关键零部件的强度校核，确定了废钢破碎机设计参数的可靠性。最后采用参数化设计方法，运用ANSYS软件对破碎机转子的主轴进行结构尺寸优化，对锤头进行了结构拓扑优化，得到废钢破碎机转子主轴的最优尺寸和锤头的最优拓扑结构，为废钢破碎机转子再设计提供参考。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要内容

2 破碎机工作过程的力学模型研究

2.1 废钢破碎机的工作原理及性能特点

2.2 破碎理论及物料破碎力学分析

2.3 破碎过程中碰撞力学分析

2.4 本章小结

3 废钢破碎机转子虚拟样机建模及仿真研究

3.1 虚拟样机技术简介

3.2 废钢破碎机转子三维实体建模

3.3 废钢破碎机转子系统动力学仿真

3.4 本章小结

4 锤式破碎机关键零部件有限元分析

4.1 主轴的有限元分析

4.2 锤头的有限元分析

4.3 销轴的有限元分析

4.4 本章小结

5 废钢破碎机转子结构优化

5.1 破碎机转子主轴的结构尺寸优化

5.2 废钢破碎机锤头的拓扑优化

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著