振荡拉软机机构疲劳寿命分析及改进研究

摘要

中国作为制革机械行业的生产大国，在设备产量和水平方面，仅次于意大利之后，位居世界第二。作为生产皮革的重要支撑，振荡拉软机在保障产品产量与质量方面有着不容忽视的作用。本文以某双排对称式振荡拉软机为研究对象，其主要由振荡机构、拉伸机构与牵引机构组成。以提高振荡拉软机的疲劳使用寿命为目标，重点对拉软机振荡机构进行相应的分析及改进。主要研究工作主要包括如下几个方面:
　　1、建立振荡拉软机的三维模型与动力学虚拟样机模型。依据公司提供的二维工程图纸，按1∶1在SolidWorks软件中建立三维实体模型。将三维模型导入Adams中，添加合理的约束、动力与载荷等，建立初步的虚拟样机模型。建立振荡机构的理论模型，通过理论分析，验证模型;并通过模型的对称性验证模型正确性。
　　2、基于Adams软件对振荡拉软机的惯性力平衡进行分析与飞轮再设计。在Adams中优化飞轮，使其在保证飞轮质量与转动惯量基本不变的前提下，使惯性力最小。并对优化之后的飞轮重新设计。
　　3、对大连杆与传动轴进行模态分析，并在拉软机的虚拟样机中引入大连杆与传动轴的柔性体，建立刚-柔耦合模型。通过应力恢复，校核大连杆与传动轴在动态仿真过程中的应力变化情况，校核零部件的强度。并在MSC.Fatigue有限元软件中，建立疲劳分析模型，对大连杆与传动轴进行疲劳分析。
　　4、对大连杆容易失效的小头中的调心滚子轴承，采用两种不同的方法校核其寿命。对比之后，采用考虑轴承受到力矩作用的方法校核，比较与实际失效时间相吻合。对小头中的轴承重新选型，校核。并根据新轴承，相应的对连杆做出相应的改进与校核。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 拉软机的分类

1．4 振荡拉软机的结构及工作原理

1．5 振荡拉软机的主要问题

1．6 本文主要研究内容

第二章 振荡拉软机的建模与验证

2．1 振荡拉软机三维模型的建立

2．1．1 SolidWorks软件的简介

2．1．2 在SolidWorks中建立拉软机的三维模型

2．2 多刚体动力学虚拟模型的建立

2．2．1 Adams软件的简介

2．2．2 振荡拉软机多刚体系统动力学建模

2．2．3 振荡拉软机约束分析与冗余约束的处理

2．3 动力学模型的加载与驱动

2．3．1 振荡拉软机的加载

2．3．2 振荡拉软机的驱动

2．4 振荡拉软机虚拟样机模型的验证

2．4．1 振荡拉软机的机构动力学理论分析

2．4．2 振荡拉软机理论模型的计算与验证

2．4．3 振荡拉软机虚拟模型的对称验证

2．5 本章小结

第三章 振荡拉软机振荡机构的惯性力平衡

3．1 机构动力学平衡简介及衡量方法

3．2 飞轮在Adams中优化分析

3．2．1 优化设置

3．2．2 优化方案与结果分析

3．3 飞轮模型方案之间对比

3．3．1 方案之间的加载与未加载下对比

3．3．2 方案之间的偏载对比

3．3．3 改进方案的确定

3．4 飞轮的重新设计

3．5 新飞轮模型从输入转矩与转速波动角度验证对比

3．5．1 恒功率模型建立与加载

3．5．2 模型转轴转速的对比与验证

3．5．3 模型输入转矩的对比与验证

3．6 总结

第四章 振荡拉软机刚-柔耦合模型的建立

4．1 Adams／Flex模块简介

4．2 使用有限元软件生成柔性体及模态分析

4．2．1 传动轴和大连杆有限元模型的建立

4．2．2 传动轴与大连杆的模态分析

4．2．3 生成传动轴与大连杆的模态中性文件

4．3 振荡拉软机刚柔耦合模型的建立与仿真

4．3．1 振荡拉软机刚柔耦合模型的建立

4．3．2 振荡拉软机刚柔耦合模型的仿真

4．4 本章小结

第五章 振荡拉软机工作机构的疲劳分析

5．1 疲劳的基本简介

5．1．1 疲劳的分类

5．1．2 疲劳累计损伤假说

5．2 MSC．Fatigue简介

5．3 传动轴的全寿命疲劳分析

5．3．1 材料的疲劳属性

5．3．2 载荷信息

5．3．3 寿命分析

5．3．4 结果分析

5．4 本章小结

第六章 曲柄滑块机构内轴承的校核与设计

6．1 调心滚子轴承的简介及问题的阐述

6．1．1 调心滚子轴承的简介

6．1．2 连杆局部机构中调心滚子轴承问题的阐述

6．2 轴承的校核

6．2．1 调心滚子轴承的受力及当量载荷的计算

6．2．2 连杆小头调心滚子轴承组合的疲劳寿命计算

6．3 轴承可能潜在失效原因的分析与重新设计

6．3．1 轴承失效原因的分析

6．3．2 轴承的重新设计

6．3．3 连杆的重新设计

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 论文结论

7．2 展望

致谢

参考文献

附录