文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源和背景

1.2 研究现状

    1.2.1 快锻压机机架结构研究现状

    1.2.2 快锻压机动力学模型研究现状

    1.2.3 快锻压机冲击振动研究现状

    1.2.4 机电液联合仿真研究现状

1.3 本论文研究目的和意义

1.4 本论文主要研究内容

第2章 0.6MN快锻压机弹性动力学建模分析

2.1 引言

2.2 0.6 MN快锻压机

2.3 机架的受力分析

    2.3.1 基本结构形式

    2.3.2 基本假设

    2.3.3 机架整体受力计算

2.4 0.6 MN快锻压机弹性动力学模型

    2.4.1 单元坐标和系统坐标

    2.4.2 单元力和系统力

    2.4.3 单元位移函数

    2.4.4 单元动力学方程

    2.4.5 系统动力学方程

2.5 动力学方程求解及仿真

    2.5.1 动力学方程求解

    2.5.2 0.6 MN快锻压机本体机构动力学仿真

    2.5.3 对比分析

2.6 本章小结

第3章 基于ADAMS和 AMESim的联合仿真

3.1 引言

3.2 AMESim液压系统模型的建立

    3.2.1 快锻工况

    3.2.2 常锻工况

3.3 ADAMS柔性体模型的建立

    3.3.1 ABAQUS建立柔性体文件

    3.3.2 ADAMS全柔性体模型

3.4 联合仿真环境设置及仿真工况

    3.4.1 ADAMS与 AMESim联合仿真接口设置

    3.4.2 仿真工况

3.5 结果分析

    3.5.1 常锻工况

    3.5.2 快锻工况

3.6 本章小结

第4章 预紧力对0.6MN快锻压机振动特性的影响

4.1 引言

4.2 高强度拉杆预紧参数计算方法

4.3 快锻压机本体机构模态分析

    4.3.1 模态分析理论基础

    4.3.2 有限元模态分析模型

    4.3.3 活动横梁位置对压机本体模态的影响

    4.3.4 拉杆预紧力对压机本体模态的影响

4.4 工作状态下预紧力对快锻压机动力特性的影响

    4.4.1 预紧力拉杆柔性体模型的建立

    4.4.2 预紧力模型联合仿真分析

4.5 本章小结

第5章 0.6MN快锻压机振动特性实验

5.1 引言

5.2 实验设备简介

    5.2.1 0.6 MN快锻压机系统

    5.2.2 振动测试设备

5.3 实验目的及方案

    5.3.1 实验目的

    5.3.2 实验方案

5.4 实验结果分析

    5.4.1 常锻工况

    5.4.2 快锻工况

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

文章摘要:快锻压机广泛应用于航空航天、汽车等各个领域,但由于其高压、大流量和频繁换向等特点,对快锻压机本体极易产生较大的冲击振动。本文以0.6MN快锻压机为研究对象,围绕其振动特性进行了结构力学分析、有限元理论分析,并且基于多体动力学理论,进行了机电液一体化全柔性体建模及仿真。本文的主要研究内容如下:首先,建立0.6MN快锻压机的弹性动力学解析模型,利用此模型分析快锻压机的振动特性。并使用有限元软件ANSYS进行仿真分析,验证了模型的正确性。其次,利用多体动力学软件ADAMS和液压系统建模软件AMESim建立了系统的机电液联合仿真模型,在此基础上研究快锻压机多种工况的振动特性。结果表明无论是否存在偏载,随着锻造力或下压量增大,快锻压机本体机构的变形量、振动幅度、速度波动、加速度波动和稳定时间均不同程度的增大,本体的最大等效应力和等效应变也随之增大。再次,研究预应力对快锻压机振动特性的影响。探究了预紧力的作用机制,改变拉杆预紧力利用ANSYS对其进行模态分析。发现预紧力的存在明显提高了机架的固有频率、减小了结构振型位移幅值;在快锻压机正常工作状态下,预紧力对机架的振动有明显的的抑制作用,机架变形、振幅和稳定时间都有一定程度的减小。证明预紧力对提高结构承载能力有积极作用。最后,对0.6MN快锻压机进行实验研究,针对关键因素偏载量、锻造力和下压量对快锻压机进行振动特征采样,通过对多种工况振动幅值、衰减时间等数据与仿真对照,验证了仿真模型的正确性;并针对快锻压机的锻造频率进行了实验,在快锻工况下,频率对压机的振动有显著的影响,频率高于1Hz时,对压机振动特性影响较大的是动梁和工件的碰撞产生的振动;而且随着快锻频率的增加,卸荷振动和相邻前后两次碰撞振动会重叠,使压机一直处于不利的振动条件下。