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带式输送机滚筒和三角架的参数化设计及有限元分析

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第1章 绪论

1.1选题的目的和意义

1.2带式输送机滚筒和三角架的国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容和意义

第2章 滚筒及三角架的结构和工作原理

2.1带式输送机滚筒的分类和结构

2.2带式输送机滚筒的工作原理

2.2.1欧拉定理

2.2.2“Stick-Slip”效应

2.3带式输送机滚筒的受力分析

2.3.1输送带的张力和电机端的扭矩计算

2.3.2传动滚筒的受力分析

2.4带式输送机传动滚筒三角架的结构

2.5带式输送机传动滚筒三角架的受力分析

2.6带式输送机传动滚筒三角架的组成

2.7本章小结

第3章 参数化设计系统的开发

3.1 Solidworks二次开发的技术

3.1.1 SolidWorks的API接口

3.1.2基于Visual C++的Solidworks API原理

3.1.3几个关键技术

3.2参数化设计系统的开发原理

3.2.1参数化设计系统的开发模型

3.2.2参数化设计系统开发的流程

3.3程序设计

3.3.1人机界面文件Design3D.dll

3.3.2 Solidworks API文件Cad3dSW.dll

3.4本章小结

第4章 滚筒的参数化设计实例

4.1系统的装入

4.2滚筒参数化实例

4.2.1参数化设计的准备工作

4.2.2零件的设计实例

4.2.3装配体的参数化设计实例

4.3本章小结

第5章 传动滚筒的有限元分析

5.1大型有限元软件ANSYS及LS-DYNA介绍

5.2传动滚筒的静力学模型

5.2.1静力学模型的创建

5.2.2模型单元的确立

5.2.3模型结构的简化

5.2.4材料的定义

5.2.5网格的划分

5.3传动滚筒静力学的边界条件

5.3.1施加约束

5.3.2施加载荷

5.3.3求解

5.4传动滚筒静力学的有限元分析

5.4.1滚筒的刚度、强度分析

5.4.2轴的有限元分析

5.4.3筒壳的有限元分析

5.4.4接盘的有限元分析

5.4.5焊缝的有限元分析

5.5传动滚筒的显式动力学分析

5.5.1传动滚筒的动力学模型

5.5.2传动滚筒动力学边界条件

5.5.3传动滚筒的动力学分析

5.6本章小结

第6章 三角架的有限元分析

6.1传动滚筒三角架的模型

6.1.1建立模型

6.1.2模型的简化

6.1.3单元类型和材料的选择

6.1.4传动滚筒三角架的网格划分

6.2传动滚筒三角架的边界条件

6.2.1边界条件的模拟

6.2.2载荷的模拟和求解

6.3传动滚筒三角架的应力应变分析

6.3.1三角架总体刚度和强度分析

6.3.2三角架焊缝的受力分析

6.4本章小结

第7章 结论和展望

参考文献

致谢

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摘要

带式输送机是最重要的现代散装物料输送设备,在国内输送机企业中往往存在数量较多的非标准件,这就需要软件能够自定义符合企业需要的标准件接口,输送机的参数化设计能很好的兼容带式输送机非标准件的接口,提高带式输送机设计的效率。滚筒和三角架是带式输送机的主要部件,它们的使用寿命严重影响着带式输送机的正常运行,为设计出重量轻、强度高、实际运行安全可靠的滚筒和三角架,将有限元技术应用于滚筒和三角架的计算、分析中,这对提高他们的整体设计水平有重要的意义。 本文基于Visual C++和Solidworks API开发出带式输送机的参数化设计系统,对DTII系列的滚筒和三角架标准件进行了参数化设计,为非标准件的开发提供了便捷的设计系统,并为其有限元分析计算提供了参考模型。利用参数化设计系统设计出的山西朔州担水沟煤矿的新建托辊式带式输送机设备为例,本文利用有限元分析软件ANSYS对传动滚筒及三角架进行了刚度和强度的计算和分析,得出了应力分布和变形规律;并找出应力和变形最大点,详细分析了各零部件的受力情况,为传动滚筒和三角架的结构设计及改进提供理论依据。另外,本文还利用动力学有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对输送机满载启动过程及平稳运行状态的传动滚筒进行动态显式分析,得出动态过程的传动滚筒的应力应变规律,并与滚筒的静态过程比较,分析输送系统启动过程滚筒应力应变的状态,为传动滚筒的结构优化提供了理论技术依据。

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