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阐述动力学全悬挂转炉倾动机构优化设计与其动力学

收藏本文 2024-04-04 点赞:7389 浏览:22614 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:转炉倾动装置是炼钢的主要设备之一,其主要功能是用于完成转炉本体的平稳倾动以及准确定位,辅助完成兑铁水、出钢、加料、修炉等工艺操作。由此如何提升倾动装置的可靠性和维修性,成为业界探讨的重要课题之一。为提升转炉倾动装置的可靠性和安全性,本论文以杭州钢铁集团炼钢厂1#转炉倾动装置为探讨对象,综合运用CAD、数值浅析和计算机仿真等技术,并充分考虑转炉的实际工作状态,对其传动系统进行结构优化、动力学浅析以及动力学仿真,以提升倾动机构的工作性能。本论文主要探讨内容如下:(1)全悬挂转炉倾动机构的优化设计。建立了转炉倾动机构传动系统的优化设计数学模型,以传动系统的体积作为目标函数,传动齿轮的模数、齿数、螺旋角、齿宽系数等做为设计变量,合理分配各级齿轮传动的减速比,确定线性与非线性约束条件,并编制了优化模型求解的Matlab程序,将优化结果与原结构进行了比较浅析。(2)全悬挂转炉倾动机构的动力学浅析。建立了倾动机构的动力学模型,合理设置传动系统的各个参数,并将系统动力学模型进一步简化为三自由度质量系统,建立了系统动能、势能和系统的扭转微分方程组,通过求解找到系统发生振动的理由,为正确利用与维护设备提出了相应的解决与预防措施。(3)全悬挂转炉倾动机构的动力学仿真。为更加明确全悬挂转炉倾动机构的动力学特性及其在运转历程中主要传动部件的受力情况,运用Pro/E对倾动机构进行三维实体建模并利用动力学仿真软件Adams对其进行数值仿真,通过仿真得出传动系统输入、输出转速曲线以及各对齿轮之间啮合力的大小变化,以而得出倾动机构的运转规律,为倾动机构避开发生共振提供论述依据。(4)全悬挂转炉倾动机构关键零部件轴承座和减速器箱体有限元浅析及强度刚度浅析。对一次减速机中的各级齿轮轴及轴承座进行了力学浅析,由有限元浅析的应力云图可知轴承座受力来自齿轮啮合力,受力最大的是前三对轴承座,尤其是第二对轴承座处。由位移云图浅析可知要保证整个减速机的结构刚度,必须使齿轮啮合历程中受到的轴向力与径向力尽量要小。关键词:转炉倾动机构论文优化设计论文动力学浅析论文动力学仿真论文有限元浅析论文

    目录3-6

    摘要6-7

    Abstract7-8

    第一章 绪论8-15

    1.1 课题来源及探讨的背景和作用8-9

    1.2 国内外探讨近况和进展走势浅析9-11

    1.2.1 国外转炉倾动装置的探讨近况和进展走势9-10

    1.2.2 国内转炉倾动装置的探讨近况和进展走势10-11

    1.3 优化设计策略探讨近况11-12

    1.4 系统动力学浅析与仿真的探讨近况12

    1.5 有着不足浅析12-13

    1.6 课题主要探讨内容及结构安排13-15

    第二章 全悬挂转炉倾动机构工作历程浅析15-21

    2.1 转炉倾动机构设计依据15

    2.2 转炉倾动机构设计参数15

    2.3 转炉倾动机构的特点15-16

    2.4 转炉倾动机构的工作原理16-17

    2.5 转炉炼钢历程17-18

    2.6 杭州1#转炉倾动装置结构18-20

    2.7 本章小结20-21

    第三章 1#转炉倾动机构传动系统的优化设计21-30

    3.1 前言21-24

    3.1.1 计算各传动齿轮轴转矩23

    3.1.2 传动比分配23-24

    3.2 建立数学模型24-28

    3.2.1 目标函数24

    3.2.2 设计变量24-25

    3.2.3 约束条件25-27

    3.2.4 MATLAB求解27-28

    3.4 本章小结28-30

    第四章 转炉倾动系统的动力学浅析30-40

    4.1 前言30

    4.2 转炉倾动系统的结构30-32

    4.2.1 转炉倾动机构的力学模型31-32

    4.3 转炉倾动系统的动力学参数32-35

    4.3.1 等截面轴扭转刚度32-33

    4.3.2 当量齿数33

    4.3.3 齿轮啮合刚度33

    4.3.4 齿轮转动惯量33-34

    4.3.5 各齿轮质量34

    4.3.6 各个齿轮减速比34

    4.3.7 计算系统动能34-35

    4.4 系统简化35-36

    4.5 扭振微分方程组36-38

    4.6 有外力情况下的强迫振动38-39

    4.7 本章小结39-40

    第五章 基于Adams转炉倾动机构仿真浅析40-52

    5.1 Adams仿真模型的创建40-44

    5.1.1 Pro/e与Adams数据交换40

    5.1.2 Adams仿真模型的建立40-44

    5.1.3 初始条件的设定44

    5.2 仿真模型的运动学仿真44-45

    5.3 仿真模型的动力学浅析45-49

    5.4 疲劳校核49-51

    5.5 本章小结51-52

    第六章 一次减速机有限元浅析及强度刚度浅析52-65

    6.1 一次减速机箱体受力浅析52-58

    6.1.1 齿轮啮合力浅析52-53

    6.1.2 轴承座受力浅析53-58

    6.2 减速器箱体有限元浅析58-64

    6.2.1 减速机箱体实体模型59

    6.2.2 减速机箱体有限元模型59

    6.2.3 减速机箱体网格划分59-60

    6.2.4 添加约束及载荷60-64

    6.3 本章小结64-65

    第七章 结论与展望65-66

    7.1 总结65

    7.2 展望65-66

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