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改革开放以来,特别是二十一世纪以来,我国人造板工业蓬勃发展,人造板单线产能及品质要求不断提升。特别是高速、宽幅面、高产量连续平压线的大量使用,对人造板后处理的核心设备——砂光机提出了更高的要求。在宽幅面砂光机的制造企业中,瑞士的斯铁曼(Steinemann)公司的satos品牌和意大利的意玛斯(Imeas)公司处于世界领先地位。苏州苏福马机械有限公司从2001开始基于M型系列砂光机技术研制八尺砂光机,但与国外先进技术相比,八尺砂光机在加工精度、质量、产量、可靠性、易操作维护性方面与国外还存在一定差距。 当今,工程分析在很大程度上依赖于CAE(计算机辅助工程),CAE的核心是用数学建模和计算分析,而有限元法则是计算分析的重要手段之一,采用有限元法分析已成为在工程分析中获得广泛应用的数值计算方法。ANSYS作为当今最知名的有限元分析软件,将其引入砂光机主关件的分析验证中,将有助于提高砂光机的设计质量和性能。 基于ANSYS宽幅面砂光机磨削系统的分析研究这一课题来源于公司的宽幅面砂光机(八呎及八呎以上砂光机)关键技术的研究。本课题首先对砂光机磨削系统进行了简要的介绍,确定砂光机磨削系统核心部件接触辊的直径,随后对磨削系统制动转矩进行了计算,通过计算,为下文的分析提供了理论的依据。 对宽幅面砂光机来说,悬臂梁的平面度及悬臂梁平面对机架平面的平行度较之四呎机来说更为重要和难控制,是宽幅面砂光机制造和工艺的难点。本课题针对悬臂梁的预变形控制进行理论分析与计算,车间现场实验分析,进而用ANSYS进行应力分析和挠度分析,进一步证实了ANSYS分析的准确性。 针对砂光机核心零部件接触辊和导向辊,本文分别对它们进行了刚性辊和挠性辊的界定,分别对它们的临界转速进行了理论计算和分析。特别对于挠性辊的导向辊通过ANSYS软件的模态分析功能算出了其在弹性约束及刚性约束下的固有频率,分析了临界转速在传统计算模式下和有限元分析模式下的差别和产生误差的原因,从而对导向辊的设计验证和合理使用提供了理论指导。 本课题最后针对磨削系统的设计难点,也是一直以来困扰我们设计人员重点问题,即接触辊的壁厚问题,首先介绍了优化设计理论和ANSYS优化设计的理论和方法,建立优化设计数学模型,在指定优化设计方法时选用精度很高的零阶方法(直接法),使用所有因变量(状态变量和目标函数)的逼近,通过5此迭代,最后得到满足条件的最优辊筒壁厚为41mm,并对ANSYS的优化结果进行了理论验证,这对砂光机的磨削系统设计具有重要意义。 通过对本课题的研究,使我们对宽幅面砂光机磨削系统的分析研究从理论计算上升到数学建模及模拟仿真阶段,对于提升我公司砂光机技术设计水平具有重要意义。