《基于ANSYS轧机机架的有限元分析》-毕业论文（设计）.doc

毕业设计论文 姓 名： 学 号： 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目： 基于ANSYS轧机机架的有限元分析 指导教师： 教授 2012年6月 摘 要 4300轧机是中厚板生产的主要设备，机架是轧机的主要承载零件之一。在轧制过程中，被轧制的金属作用到轧辊上的全部轧制力，通过轧辊轴承、轴承座、压下螺丝及螺母传给机架，并由机架全部吸收不再传给地基，因此，机架必须具有足够的刚度和强度。本文采用有限元方法对4300轧机机架的强度和刚度进行分析，求得最大轧制力，并且采用有限元分析方法计算了机架的各阶固有频率和主振率进行研究。 首先，以有限元软件ANSYS13.0作为分析工具，建立三维有限元分析模型，用最大轧制力进行加载，经过求解计算，得出4300轧机机架的各节点、单元的变形值及应力值，分析机架的应力和变形的分布规律。 然后，采用有限元软件ANSYS13.0对轧机机架进行模态分析一求出各阶固有频率和主振型，得到对机架影响最大的固有频率和主振型值。 本文分析结果对于了解4300轧机机架的工作状态以及维护和设计工作提供了依据。 研究成果为： 1.有限元方法引入4300中厚板轧机机架强度刚度的研究，建立了轧机机架的有限元模型，得到了最大轧制力下机架各方向应力应变的分布情况。由于实际工作中典型规格产品的轧制力远远小于最大轧制力，所以机架的强度能够满足实际生产需要。如果实际轧制力与设计轧制力较接近时，可以对应力较大部位进行结构改进，以保证机架具有足够强度和刚度。 2.采用有限元法对机架进行模态分析，求解出前10阶固有频率和振型，结果表明，机架的动态弯曲和扭转变形是影响轧机动态性能的主要因素，立柱的中间位置是整个机架较为薄弱的部位，是设计时应该着重考虑的环节，可进一步优化机架结构，提高轧机机架乃至整个轧机的动态性能。 关键词: 4300轧机; 机架; 有限元; 刚度; 强度; 模态分析 Abstract 4300 rolling mill is one of important equipments for producing steel plate.The housing of 4300 rolling mill is the main part of all.The strength and stiffness of the 4300 rolling mill housing is analyzed by using finite element method (FEM) in this article.The value of strength and stiffness of the 4300 rolling mill housing is calculated under maximum rolling force and three actual rolling forces.Moreover,each order natural frequency and main vibration modes of the 4300 rolling mill housing are found by FEM method. Firstly,a three-dimensional finite element model is found by means of ANSYS13.0 under maximum rolling force and the stress and deformation Distribution law and the deformation and stress of each node and unit of the 4300 rolling mill housing are carried out. Secondly,the modal analysis of the 4300 rolling mill housing are done with ANSYS13.0 and each order natural frequency and main vibration mode of the 4300 rolling