连续铸钾机的切割机构设计及仿真分析

摘要

本文以连续铸钾机的切割机构设计为背景，在理论上对切割机构中的重要部件进行了一系列分析和研究，深入研究了切割机构中某些部件的运动学和动力学问题，并对理论结果进行了仿真验证。
　　 首先，本文论述了钾的作用与属性及连续铸钾机的基本原理和工艺过程，并对结晶器的结构如：结晶器结构的选择、冷却方式的选择、冷却介质的选择、流动速度的选择等进行了分析研究。
　　 其次，对连续铸钾机中的切割机构进行了总体方案设计，并对切割过程中遇到的因受力不均而采用的传感器进行了分析，并对切割机构中起重要作用的机械手进行了较为详细的结构设计和控制设计。
　　 然后，通过建立切割机构中机械手的笛卡尔坐标系，推导出切割机构中机械手的正、逆运动学矩阵方程，并研究了正、逆运动学方程的解；同时利用牛顿-欧拉算法建立了机械手动力学方程，进行动力学分析，由此确立力、质量和加速度以及力矩、惯量和角加速度之间的关系，得到各传动关节所需的驱动力。
　　 最后，通过MSC.ADAMS对前面的运动学和动力学研究进行了仿真验证，再用仿真求出的峰值力(力矩)对重要部件运用有限元法进行静力学分析，发现结构设计中存在的问题，提出了相应的改进建议，以期得到最优化的结构设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1切割技术的发展阶段和发展方向

1.2国内外切割技术和切割机构的研究现状

1.2.1国内切割设备、切割技术和切割机构的研究现状

1.2.2国外切割技术和切割机构的研究现状

1.3课题研究背景及研究意义

1.3.1课题研究背景

1.3.2课题研究意义

1.4本论文的主要研究工作

2钾块的形成及冷却装置实验

2.1钾的属性和作用

2.2连续铸钾机的基本原理和铸钾工艺过程

2.2.1连续铸钾机的基本原理

2.2.2钾锭的形成工艺过程

2.3结晶器的结构试验

2.3.1结晶器的结构试验

2.3.2冷却方式和冷却介质的选择

2.3.3结晶管截面形状的选择和钾流动速度的确定

2.4包装方法的选择

3切割机构的总体方案设计

3.1切割机构的总体方案设计

3.1.1切割过程方案的设计

3.1.2机械手夹紧和移动精度的考虑及传感器的应用

3.2切割机构中机械手的设计

3.2.1切割机构中机械手设计的基本要求

3.2.2驱动方式的选择

3.2.3传动方式的介绍与选择

3.2.4切割机构中机械手的结构

3.2.5切割机构中机械手材料的选择

3.3切割机构中机械手的控制

3.3.1可编程控制器(PLC)概述

3.3.2可编程控制器(PLC)硬件组成和工作原理

3.3.3机械手的过程控制

3.3.4 PLC控制的总结

4切割机构中机械手的运动学分析

4.1坐标系的建立

4.2运动学正解

4.3运动学逆解

4.3.1代数法简介

4.3.2求解运动学逆解

5切割机构中机械手动力学分析

5.1切割机构中机械手速度及加速度分析

5.2牛顿-欧拉算法介绍与应用

5.3切割机构中机械手动力学建模

6切割机构中的机构仿真分析

6.1运动学仿真分析

6.1.1基于Pro/E的切割机构中机械手建模

6.1.2 MSC.ADAMS动力学仿真分析

6.1.3切割机构中机械手运动学仿真分析

6.2动力学仿真分析

6.2.1动力学仿真分析步骤

6.2.2动力学仿真分析的后处理

6.3静力学分析

6.3.1有限元软件和ANSYS简介

6.3.2切割机构中关键部件的静力学分析

7总结

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献