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1、论文题目:步讲式冷床传动系统中传动轴的改讲设计英文题目:1mproved Design for The Driving Shaft of Walking Beam Cooling Bed Transmission System 学位类别:T和硕十研究生姓名:商莹学号:2013022259 学科(领域)名称:机械工程指导教师:于文娇职称:教授协助指导教师:职称:2015年6月9日内蒙古科技大学硕士学位论文边创性说明本人黯童声明:所里交11: cos (96d * (time - 1.40625) , 1. 16E6 * cos ( 96d * ( time - 1.40625 ) ) , IF
2、( time - 5 : 0 , 0 , 0 ) ) ) 将载荷与转矩施加在偏心轮与传动轴的交点处，在ADAMS中将其他零部件隐藏之后的示意图如图3.6所示。- 21 -3添加驱动内蒙古科技大学硕士学位论文gr即挂y1 图3.6载荷转矩方向图冷床传动系统共有两组传动装置，分别安装在距离传动轴两端各30米的位置。在传动系统运动学模型中，直接将驱动添加在联接轴的运动副上，来代替传动装置，所以传动装置的重量直接以载荷的形式施加在联接轴的两端。单个蜗轮减速机的重量为2215kg，将连接轴以上的部件的大概的重量添加在联接轴上，在这里连接轴的两端分别添加3000N的载荷。传动轴在匀加速-匀速-匀减速的旋转
3、周期内，其角速度-角加速度关系图如图3.7所示。根据表3.1所示的计算结果，角速度值的大小为76.80/豆，时间Tl为1.25s，所以匀速时角速度的大小为960/s。- 22-内蒙古科技大学硕士学位论文回回mm!II三jName Joinl Joinl Type I revolule Direclion I Rotali叫才Define Using F川刷二jt/ s Func叫ime)I if(time-1.25:76.8(.=J Type 阳削n二jDisplacement IC IDisplacement Velocity IC Velocity 旦QK 8p内I,ancel I 图3.
4、7角速度与角加速度曲线图图3.8Motion的选择类型在ADAMSNiew中驱动的添加有三种类型，分别为Displacement(位移、Veloci可(角速度与Acceleration(角加速度), Motion的类型在本文选择Acceleration (角加速度)，如图3.8所示。角加速度的函数类型为分段函数，所以选择E函数编写传动轴的在一个周期内的旋转变化规律如下:IF (time - 1.25 76.8 d , 76.8 d IF(time-3.75 Od , Od IF(time-5 : -76.8d ,. -76.8d , 0) 两个传动装置的作用点在联接轴与Ground之间建立的旋
5、转副上，p Motion添加在旋转副JOINT155和JOINT156的中心点处，将编写好的E函数分别复制到两个驱动的编辑函数Function(time)的地方。3.3传动长轴的运动仿真在运行之前，需要验证模型的可行性。单击菜单【Tools】【ModelVerify 后弹出的传动系统(Transmission-shaft)信息窗口，如图3.9所示，从中可以得到有关模型的详细信息。- 23 -内蒙古科技大学硕士学位论文 阮.町fiUi川川叩山illlUh11_ _ rs叭叫2 Parent I旦ildrenI旦旦JrVerbose . Transll1is$ion s也af也.JOINT151
6、(Fixed Join) Trans:魅立ssions也afe.JOINT161 (Fixed Joine. Transmissi on sha室也.JOINT .lS7 (Fixed Join忽Transmission shafe. JOINT 158 (Fixd JQin忘.Transmission shaft. JOINT lSa ( Pixed 30in己. Transm.孟ssionshafe.JOIN162 (F孟xedJoint.) . Trans:lD.ission s:hat1巳.JOINT163 (Fixed Joine) Transmission shatt.JOT 16
7、0 ( Fixe d Joint) .TranslD.i ssion shate. JOINT 160 (Pixed J()in也. Tran.smission s也aft.J OmT 164 (Fixed Join也. Transmission .sha爱也.JOINTSO ( Pixed Joi自忽Hodel verif立edsuccessfully Rot;.a巳忌。nBeeween :;:孟 Yj R。也a也立。nBtun 2i 6. Xj 民。也a巳立。nBetQeen Zi , y, R。巳a巳ionBtUn 2i 6. Xj 10也a巳ionBe也1;Jeen2i 6. Yj R
8、。也aeionBeeween Zi Xj R.oeaeion B也eenZi & Xj R。也a巳立。nBe巳tJeenZi , X:) R。也a巳孔。nBeeween 2i Yj R。也a也ionBe也ween2iX主R。也ae立。nBe巳ween2立&Xj 3.9验证传动系统棋型信息之到才对活动齿条传动部件的模型进行前处理后，在ADAMS/View环境中经过调用ADAMS/Solver功能便能够对其进行动力学仿真求解，得到传动轴的所受力的大求解参数的设置，仿真时间CEndTime)输入为缸，即传动轴完成匀加速-匀速-匀减速的旋转周期。仿真步数CSteps)设置为50，仿真步数设置的越大，仿
9、真越精确，但不能过大，否则计算结果不能收敛。仿真类型CSim.Type)共有三种类型，如果选择的是Default，系统就会根据模型的自由度而决定是进行动力学计算还是进行运动学计算。对传动系统进行运动学计算所以选择仿真类型CSim.Type)为Kinematic C运动学计算)，通过仿真运行可以得到活动齿条传动装置在一个步进周期内的整个运动过程。3.4本章小结简要介绍了在分析过程中所用到的运动学分析软件，将建立好的三维模型导入动力学软件ADAMS-VIEW-2012中，结合传动系统的工作状况进行运动学仿真。根据冷床动作用期的计算结果，在传动轴上添加相应的载荷、转矩和驱动，并对建立好的运动学模型进
10、行验证，为后文对步进式冷床传动系统的分析计算提供基础。- 24-内蒙古科技大学硕士学位论文4传动轴仿真结果与分析传动长轴所包含的20个分段短轴，在传动模型中被命名为ShaftlShaft20，支撑传动长轴的共有40个固定支座，传动轴与固定支座之间建立的旋转副命名为JOINTlJO剧T40。下面介绍传动轴按照匀速和变速两种运动规律旋转时的受力变化情况。4.1传动轴受力分析4.1.1匀速旋转时传动轴的受力传动系统按照匀速旋转规律运行时，在冷床的步进周期5秒的时间内，传动长轴的转速为720/s，托钢点的时间为l.0417s，放钢点的时间为3.5417s。偏心轮处受到的活动齿条及轧件载荷大小与变速时的
11、大小和方向是一致的。运行仿真计算后，传动轴匀速时的受力变化情况如图4.1图4.4所示。传动轴匀速旋转时轴上支撑处的受力大小可以从图4.1到图4.4中可以看出，传动轴上每个支撑点处受力变化趋势是相似的。在传动装置启动时间到托钢点时间1.0417s的位置，传动轴承受活动齿条部件的重量且大小值是恒定的，所以曲线是接近直线变化的，没有太大的波动;在拖钢点时间位置，即活动齿条部件动台面支撑轧件进行步进运动的时间，由于动齿条上突然施加的金属载荷，曲线呈直线上:H趋势，传动轴受到冲击，在拖钢点时受力曲线会有大的波动，此时传动轴受到的支撑力最大，最大值接近32000N最小值也为15000N;在1.2s到放钢点
12、3.5s的时间内，传动轴承受活动齿条部件重量和轧件金属重量之和且载荷大小是恒定不变的，所以传动轴的受力变化是均匀的，没有大的变化，曲线接近于水平状态:在放钢点时间3.5417s的位置，活动齿条与静齿条在水平位置重合，也就是棒材从动齿条到静齿条的过度时间，由于棒材重量从动齿条上面急剧辈p载，传动轴的受力曲线突然下降，波动较为明显。- 25 -内蒙古科技大学硕士学位论文35000.0 T阳nsmissionshaft -.JOINT 1.Elemenl fOIC8.Y - - .JOINT 2.Elemenl f OlC8.Y -.JOINT 3.Elemenl F OIce.Y -.JOINT
13、4.Elemenl FOlce.Y -JOtUr _5 ElemonlJ OICO V - - JOINT_6 Elemenl_FolceY -.JOINT _7 .Elemenl_F orce.Y - - .JOINT _8.Elemenl_F orce.Y -.JOINT_9 Elemenl_Force.Y 甲甲.JOINT10 Elemenl Force.Y 30000.0 2 250.0 0 言 C ., 20000.0 15000.0 10000.0 0.0 An副ysis:Last_Run 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 2015.06.06 10:08:25 Time (
14、5ec) 图4.1匀速旋转时JOINT1JOINT10受力曲线图35000.0 Transm,sslon_shaft 30000.0 -L-J叭I1 Elemenl_F叫1:一-叮J恻T_12汪EI阳em制叽叩川1_F0阳。阳r叫c-.JOINT 13.EI阳err、enlFor陀ce.Y-.JOINT 1忖4.E启leme凹n时IFor陀ce.Y-一-.J1阳阳I_1竹t创t凹酬le帕nl_forc叫cYY -.JO刨INT16.E曰l阳emen时IF。町rc阳e.YY -JOINT_17 Elem、e刷n、LFor陀ceY-.JOINT _18.Elemenl_F orce.Y -.JOI
15、NT 19.Elemenl Force.Y - - .JOINT 20.Elemenl FOlce.Y 宫。军 250日0.0 。L 20000.0 15000.0 。阳alysis:Lasl_Run 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 2015-06-0610:08:25 Time (sec) 图4.2匀速旋转时JOINT11JOINT20受力曲线图35000.0 Transmission shaft -.JOINT 21.Elemenl Force.Y - - .JOINT 22.Elemenl Force.Y -.JOINT 23.Elemenl Force.Y 厂|一-.JwI -
16、.JOINT 25.Elemenl F orce Y I - - .JOINT 26.Elemenl Force.Y -.JOINT 27.Elemenl Force.Y - - .JOINT 28.Elemenl Force.Y -.JOINT 29.Elemenl Force.Y - - .JOINT 30.Elemenl Force.Y 30000.0 。nnn nn 。nE30 句，句，(CO言E)EO比15000.0 10000.0 0.0 Analysis: Lasl_Run ，。2.0 3.0 4.0 5.0 2015.06.0610:08:25 Time (5ec) 图4.3匀速旋转时JOINT21JOINT30受力曲线图- 26
