矿井提升机主轴装置有限元分析及结构优化设计

摘要

矿井提升机是矿山机械中四大固定机械之一，在矿山行业提升运输系统中占有重要的位置。近年来，随着现代计算机CAD/CAE技术、各种先进设计方法及优化理论的应用与普及，矿井机械设备向大型化、自动化、智能化发展已不可阻挡。如何提高产品的安全性与市场竞争力，是摆在机械产品设计开发人员面前的一个难题。
　　矿井提升机技术的高低影响着矿山企业的生产效率和工作人员的生命安全，作为矿井提升机的主要零部件之一的主轴装置，其安全性能直接影响着提升机的安全，因此主轴装置的安全性必须得到极大的重视。本文针对国内矿井提升机行业CAD/CAE设计方面的不足，紧靠经验设计存在的缺陷，提出利用SolidWorks软件对提升机主轴装置进行有限元分析及结构优化设计，为提升机主轴装置的设计与研究提供了一种新的思路。本文的内容安排如下：
　　（1）简要介绍矿井提升机主轴装置的工作原理及结构特点，在采用新型厚壳弹性支轮卷筒结构，运用弹性基础梁理论，对卷筒的筒壳、支轮幅板、主轴等结构的计算进行分析探讨，并验证其强度与刚度。
　　（2）以JK系列缠绕式提升机主轴装置为研究对象，利用SolidWorks软件建立机械结构模型，运用SolidWorksSimulation进行有限元分析及求解运算结果。
　　（3）针对卷筒结构中的支轮幅板支撑位置进行优化分析，得出最佳的支轮幅板支撑位置；利用SolidWorksSimulation对圆形人孔结构进行优化分析，得出了最佳的圆孔距离卷筒中心的距离、支轮幅板的厚度及圆孔直径的大小，得出了有价值的参考数据及结论。同时，证明了利用SolidWorksSimulation有限元软件对机械结构分析能够提高设计效率，缩短分析时间。为以后指导产品的开发设计与研究、提高企业的生产效率及产品的竞争能力提出了一种新的优化设计分析方法。

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Contents

1 绪 论

1.1 概述

1.2 矿井提升机研究现状

1.3 有限元分析方法在矿井提升机中的应用

1.4 本文研究的内容

1.5 本章小结

2 矿井提升机主轴装置的设计计算

2.1 主轴装置的设计理念及方法

2.2 矿井提升机卷筒的设计计算

2.3 矿井提升机主轴的设计计算

2.4 本章小结

3 有限单元法及SolidWorks Simulation有限元分析软件

3.1 有限元法

3.2 SolidWorks软件简介

3.3 SolidWorks Simulation有限元软件的介绍

3.4 本章小结

4 矿井提升机主轴装置模型的建立与有限元分析

4.1 主轴装置几何模型的建立

4.2 在SolidWorks Simulation分析前处理应用介绍

4.3 矿井提升机主轴装置的有限元分析

4.4 本章小结

5 矿井提升机主轴装置的优化设计

5.1 优化设计的概念

5.2 卷筒结构的优化设计

5.3 圆形人孔结构的优化分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

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