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减速器试验台加载器的有限元分析及其布局研究

作　者: 皮云云
导　师: 徐学林；钟利萍
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 试验台加载器有限元分析模态分析可靠性
分类号: TH132.46
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 59次
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内容摘要

由于能源短缺问题迫在眉睫,而减速器测试所用的机械封闭试验台与开式试验台相比而言动力消耗只有后者的10%左右,所以机械封闭试验台得到广泛应用。加载器是机械封闭试验台中测试减速器的重要装置。本论文在大量参阅了国内外分析以及功率流的研究资料后,结合测试加载器的自身特点,应用多种优化方法对电机和加载器安放位置以及加载器的工作状态分析等一系列问题展开了研究,以实现实际生产成本最低化和加载器工作的高度可靠。1.综合介绍了国内外关于减速器测试试验台及其加载器的各种形式以及当前研究现状,在选用最合适的加载器之后,确定课题研究的方向和内容。2.根据功率流原理,以电机和加载器的安放位置为研究对象,通过不同的位置组合来推导出电机和加载器位置安放的不同,对所需电机容量和加载器的加载力矩有很大的影响。经过试验论证,电机和加载器安放在功率流末端时,所需的功率最小,产生扭矩最大。3.本论文用三维软件Pro/E对叶片式液压加载器进行建模。对定位螺栓和键施压最大油压进行校核,结果是它们满足使用要求。4.目前对叶片式液压加载器的有限元分析研究尚不多见。本论文在分析加载器工作原理的基础上找出加载器的关键部件,将关键部件实体模型导入有限元分析软件ANSYS,并成功地建立了有限元分析模型。分别施加额定油压和最大油压,分析关键部件在这两种状态下的变形和应力,结果关键部件满足使用要求。5.考虑到加载器的工作环境和本身的刚度,对核心部件进行模态分析,得到其固有频率及振型等动态特性,验证了关键部件的可行性和可靠性。6.根据实际给出的可靠度,运用平均分配法对加载器各个零件进行可靠性分配。然后根据零件的实际需要进行适当的调整。根据得到的叶片轴的可靠度计算出叶片轴的平均半径,发现实际设计的满足要求。本课题用Pro/E软件完成有限元分析的前处理工作,快速建立有限元分析模型,方便分析调用,还节省了大量的时间。将有限元方法应用到加载器上的研究,有效地缩短加载器设计周期,减少反复试验和经验判断的误差,提高产品开发效率。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪言  10-18
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 减速器试验台的发展与未来趋势  11-14
    1.2.1 国内减速器试验台的发展概况  11-13
    1.2.2 国外减速器试验台的发展概况  13-14
  1.3 加载器的发展情况  14-16
    1.3.1 加载器的分类和特点  14-15
    1.3.2 国内对加载器的分析现状  15-16
  1.4 课题研究的意义  16
  1.5 课题研究的内容  16-18
2 试验台的布局分析  18-28
  2.1 通用试验台的布局  18
  2.2 功率流以及加载器和电机安放位置的比较  18-26
    2.2.1 功率流  18-19
    2.2.2 加载器和电机安放位置的比较  19-26
    2.2.3 综合比较的结论  26
  2.3 本章小结  26-28
3 加载器建模及受力件分析  28-40
  3.1 Pro/ENGINEER软件简介  28
  3.2 加载器模型的建立  28-35
  3.3 加载器模型材料介绍  35-36
  3.4 受力件分析  36-39
    3.4.1 螺栓的受力分析  36-38
    3.4.2 键的受力分析  38-39
  3.5 本章小结  39-40
4 有限元基本方法及加载器的动态平衡分析  40-58
  4.1 有限元方法及其计算工具简介  40-43
    4.1.1 有限元法的基本思想  40-41
    4.1.2 ANSYS软件的应用  41-42
    4.1.3 ANSYS软件的功能  42-43
  4.2 加载器的受力特征  43-45
  4.3 叶片轴的动平衡分析  45-50
    4.3.1 叶片轴有限元模型的建立  45-47
    4.3.2 模型边界条件与载荷的确定  47-48
    4.3.3 计算结果描述与分析  48-50
      4.3.3.1 额定状态分析  48-50
      4.3.3.2 最大状态分析  50
  4.4 叶片总成的动平衡分析  50-55
    4.4.1 叶片总成实体模型的建立  50-51
    4.4.2 叶片总成有限元模型的建立  51-52
    4.4.3 模型边界条件与载荷的确定  52
    4.4.4 计算结果描述与分析  52-55
      4.4.4.1 额定状态分析  52-54
      4.4.4.2 最大状态分析  54-55
  4.5 本章小结  55-58
5 加载器的模态分析  58-68
  5.1 加载器模态分析的意义  58
  5.2 ANSYS模态分析简介  58-59
    5.2.1 模态分析步骤  58
    5.2.2 模态分析网格划  58-59
    5.2.3 ANSYS模态分析的方法  59
  5.3 叶片轴模态分析及结果  59-63
  5.4 叶片轴模态分析总结  63
  5.5 叶片总成模态分析及结果  63-66
  5.6 叶片总成模态分析总结  66-67
  5.7 本章小结  67-68
6 加载器的可靠性分配  68-76
  6.1 系统与系统可靠性分配概述  68-70
    6.1.1 系统的组成和类型  68
    6.1.2 可靠性分配概述  68-70
  6.2 加载器的可靠性分配和强度校核  70-74
  6.3 本章小结  74-76
7 结论和展望  76-78
  7.1 结论  76
  7.2 本课题创新之处  76-77
  7.3 展望  77-78
参考文献  78-84
攻读学位期间的主要学术成果  84-86
致谢  86

减速器试验台加载器的有限元分析及其布局研究

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