全自动钢管端面铣头倒棱机夹紧装置的创新优化设计

摘要

全自动钢管端面铣头倒棱机是钢管生产线中的重要机器设备，本课题对倒棱机的铣头加工机构上的夹紧机构进行优化设计，研究的过程中主要包括仿真分析、机构优化、有限元仿真分析和结构优化设计。本课题为天津市科技支撑计划重点项目——全自动钢管端面铣头倒棱机的子课题，该课题的研究对于进一步提高倒棱机的性能影响深远。
　　 本课题以φ114全自动钢管端面铣头倒棱机的夹紧机构作为设计原型，该机构是采用气缸推动的多杆式夹紧机构，主要研究的内容包括:采用虚拟样机技术，运用ADAMS软件对夹紧机构进行仿真分析与优化，找出夹紧机构的相对最优的受力位置及相关尺寸;运用有限元分析软件ANSYS中的参数化设计语言(APDL)对夹紧机构进行设计和优化，优化后，计算出杆件在满足最大应力状态条件下的最小重量，得到满足实际需要的尺寸。本课题从理论方面深入研究了夹紧机构，具有很高的理论参考价值。
　　 通过机械系统动力学分析软件ADAMS的仿真分析与优化设计，使夹紧机构的最大推进力减少了36.0％;通过有限元分析软件ANSYS的参数化设计与优化设计，夹紧机构相应杆件的重量减轻了24.3％。经过优化设计后的夹紧机构带来如下优点:
　　 1、推进力减小，节约了能源;
　　 2、减小了机构各部分杆件的尺寸，降低了重量;
　　 3、节约了生产杆件的材料，降低了零件的加工制造成本;
　　 4、夹紧机构完成了由经验设计向理论设计的转化，为同类机构的设计提供了参考依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及来源

1．1．1 钢管生产发展现状

1．1．2 课题来源

1．2 国内外全自动钢管端面铣头倒棱机的研究方向以及发展现状

1．2．1 国内外全自动钢管端面铣头倒棱机的研究现状

1．2．2 国内外全自动钢管端面铣头倒棱机的发展方向

1．3 课题的意义及主要内容

1．3．1 本课题研究的意义

1．3．2 本课题的主要内容

1．4 本章小结

第二章 钢管铣头倒棱机夹紧机构的结构形式

2．1 夹紧机构的经典结构形式

2．1．1 国内外夹紧机构的结构形式及工作原理

2．2 选择夹紧机构结构形式

2．2．1 夹紧机构的工作流程

2．2．2 选取结构形式的简介

2．2．3 对选取机构的相关要求

2．3 本章小结

第三章 基于ADAMS的夹紧机构的优化设计

3．1 概述

3．1．1 虚拟样机仿真分析技术简介

3．1．2 机械系统动力学仿真分析软件介绍

3．1．3 ADAMS仿真分析的基本步骤

3．2 夹紧机构的动力学优化设计

3．2．1 优化目标

3．2．2 建立动力学仿真分析模型

3．2．3 优化设计

3．3 本章小结

第四章 基于有限元分析的夹紧机构的优化设计

4．1 引言

4．1．1 有限元分析软件简介

4．1．2 优化设计

4．2 夹紧机构的优化设计

4．2．1 优化目标

4．2．2 参数化建模

4．2．3 结果分析

4．2．4 优化设计

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

附录 1——ADAMS优化结果

附录 2——夹紧机构命令流