直线振动筛主梁的结构强度仿真研究

摘要

直线振动筛结构简单、工作性能好,在各种煤矿作业中经常用于煤炭的脱泥、脱水、脱介和筛分工作。直线振动筛的筛箱和主梁等结构在工作过程中,由于长时间承受周期性载荷变化,很容易发生断裂,严重影响了生产效率和筛分效果。因此,寻找振动筛的运动规律,采用现代设计方法对其关键结构进行分析具有十分重要意义。
　　本课题以直线振动筛为研究对象,综合利用三维实体建模软件 Pro/E、有限元分析软件 ANSYS 以及多体动力学软件 ADAMS,基于虚拟样机技术及其协同仿真技术,分别建立了直线振动筛的刚体模型、刚柔耦合模型和振动筛主梁的有限元模型,在动力学分析基础上,利用ANSYS 完成了振动筛主梁结构的强度分析与结构改进。
　　本论文主要研究内容如下：
　　(1) 力学特性与参数计算
　　根据直线振动筛的工作特性,利用拉格朗日方程建立其力学微分方程,推导出振动筛振幅、速度及加速度计算公式,为后文分析提供理论参考依据。
　　(2) 动力学模型与仿真分析
　　在Pro/E软件中建立振动筛的三维实体模型,然后导到ADAMS软件中建立振动筛刚体模型；将主梁的实体模型导到ANSYS中进行力学分析,并生成主梁柔性体,替换前面的刚性体,建立振动筛刚柔耦合动力学模型。对比仿真分析结果,验证模型的合理性,并输出载荷谱文件(.lod文件),为主梁结构优化做准备。
　　(3) 强度分析和结构改进
　　利用ANSYS对主梁结构进行瞬态动力学分析,将载荷谱文件施加到主梁有限元模型上,得出启动过程和稳定工作中应力云图,并进行疲劳分析,得出主梁结构的疲劳安全系数云图。在ANSYS中对主梁结构进行优化,并通过许用应力和安全系数校验。
　　在仿真过程中,充分结合各个软件的优势功能,所得到得仿真结果基本上与期望值接近,改进后的主梁结构不仅体积比之前减少了20%,而且仍然能够满足运行条件,从而为结构建模和强度分析提供了可行的现代设计与分析方法。

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引言

1 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 振动筛国内外研究现状

1.3 课题研究的内容和方法

2 振动筛力学特性与参数计算

2.1 直线振动筛工作特性分析

2.2 直线振动筛力学模型

2.3 主要运动学参数计算

2.4 本章小结

3 振动筛动力学模型与仿真分析

3.1 振动筛动力学模型

3.2 振动筛运动仿真分析

3.3 振动筛主梁柔性体的建立及校验

3.4 建立振动筛刚柔耦合模型

3.5 振动筛主梁的载荷谱输出

3.6本章小结

4 振动筛主梁的强度分析和结构改进

4.1 振动筛主梁强度分析

4.2 振动筛主梁优化设计

4.3 主梁结构的疲劳分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 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