大型电机定子铁心装配工艺的仿真优化研究

摘要

大型电机为我国的能源装备、电力设备、船舶军工、冶金设备和矿山机械等提供动力,高效、节能、可靠性高的大型电机的研制开发对于国民经济的发展有着重要深远的意义。电机制造装配工艺是整个电机制造工业中的重要一环,合理的工艺不仅能够提高劳动生产率、节约能源和原材料,还能够提升产品竞争力、提高经济效益。目前在上海电机厂等各大电机厂中,大型电机定子铁心的很多装配工艺都是依靠手工和工人经验完成的,质量和可靠性难以得到保证。由此可见,对大型电机制造过程中的装配工艺进行优化有着极为重要意义和工程应用价值。
　　本文运用有限元分析理论,借助有限元软件Abaqus,针对某型号大型电机定子铁心的压装工艺和焊接工艺进行了分析优化。首先建立了定子铁心压装工艺的有限元模型,研究了不同螺杆预紧工艺对螺杆最终载荷均布性的影响规律,发现在不同初始预紧力下,采用顺序预紧与交叉预紧时最终载荷分别呈现出递增曲线和波浪曲线状,并通过实验验证了模型准确性;利用该模型,建立了螺杆之间的弹性交互作用方程,通过该方程能够较好地控制最终载荷的均布性,从而完成了对铁心压装螺杆预紧工艺的优化。
　　然后,对铁心-机座之间的焊接工艺进行了分析,建立了焊件的有限元模型,利用Abaqus的Dflux子程序模拟了整个焊接过程,并研究分析了焊接顺序、焊接热输入和焊接速度这三个工艺参数对焊接质量的影响规律,为今后实际工艺的制定提供了理论指导。
　　最后,使用Python语言,利用Abaqus提供的脚本接口和GUI工具包,编写了针对铁心压装工艺建模的参数化建模软件,并通过一实例介绍了参数化建模软件的安装和使用方法。使用该参数化建模软件能大大提高建模效率,减少出错机率,并为今后类似的工艺仿真优化提供了借鉴参考意义。

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第一章 绪论

1.1电机制造工艺概述

1.2课题来源及背景

1.3课题研究现状

1.4本课题主要内容及研究路线

1.5本章小结

第二章 电机装配工艺仿真中的有限元方法及Abaqus二次开发技术

2.1电机装配工艺仿真中的有限元方法

2.2焊接热源模型

2.3有限元软件Abaqus

2.4本章小结

第三章 铁心压装预紧工艺的仿真与优化

3.1有限元模型的建立

3.2仿真结果分析

3.3实验验证

3.4铁心压装预紧工艺优化方案研究

3.5本章小结

第四章 铁心-机座焊接工艺的仿真分析

4.1引言

4.2有限元模型的建立

4.3工艺参数对焊件质量的影响

4.4本章小结

第五章 基于Python的参数化建模软件的开发

5.1参数化建模软件的开发目的和功能

5.2参数化建模软件开发语言及GUI工具包

5.3铁心压装参数化建模软件的开发

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间已发表和录用的学术论文

攻读硕士学位期间获得的软件登记证书

攻读硕士学位期间参加的项目

致谢