立磨生产线摇臂主体部件设计与有限元分析开题报告

主要从立磨的优势及其市场需求来叙述本次毕业论文的目的，即为什么要进行立磨的设计与研发。然后再从自己的切身体会、预期能够学到的东西和给企业带来的帮助来叙述本次毕业论文的意义。

目的

水泥生产工艺可概括为“两磨一烧”，即生料粉磨、熟料煅烧和水泥终粉磨。其中，水泥粉磨工序不仅能耗很高(粉磨电耗约占水泥总电耗的70%),而且能量利用率极低,大部分能量(约97%)转变为热能而浪费掉,只有极少部分用于增大物料的比表面积,因此对设备节能、降耗、减排等方面的要求越来越高。与此同时立磨的电耗节省 50% 以上，立磨技术耐磨材料的消耗比球磨系统低130倍以上。并且立磨工艺采用边烘干边粉磨的技术，减少了烘干机的设备和土建投资，简化了工艺流程，降低了燃料消耗。所以其工艺流程简单，自动化程度高，控制简便，具有高效节能效应，是一项符合全球环保政策的新型环保绿色技术。立磨同时也是是国家大力倡导的节能降耗型技术设备，它的的应用有利于加速我国非金属矿产业规模化、产品精细化进程，有利于形成具有较强市场竞争力的规模化非金属矿企业集团，实现更高的经济效益。

科技发展创新、优胜劣汰、是不可能停止不前的，在水泥粉磨方面，立磨的综合优势注定了其必将取代传统球磨机。天津院、合肥院和亚东水泥公司等相继发表了许多立磨水泥性能的研究报告和数据，以及立磨水泥与有关企业之间相互协调磨合的经验等材料。确定了立磨水泥性能的可靠性，使其在越来越多的市场上获得了认可，具有较大的市场需求。所以对立磨的设计与研发已经迫在眉睫。

意义

作为学校卓越工程师培养计划的一员，有幸来到唐山中材重型机械有限公司进行毕业论文的设计工作。该公司作为国有控股的大型企业，主要从事水泥设备的设计研发、生产制造等工作，并且产品95%用于出口。该公司集立磨的研发与制造于一体，在国内的同类产品处于领先地位。我们一行人各自负责立磨的一个部分，最终在企业指导老师的带领下完成立磨的全部设计工作。设计过程中，与指导老师及同学的交流，可以学到很多在学校接触不到的东西，列如一些设计经验、软件应用技巧及职场的为人处世。自己的工作能够给予公司一定的帮助，一定程度上承担了公司的一些工作量。同时这次历练能够充实一下即将离开校园并走向工作的我，将以前学的理论知识充分的用于实际之中，也算是对自己的一次检测。

设计的基本内容与目标

完成立磨生产线摇臂主体部件设计，摇臂包括上摇臂、下摇臂及其之间的连接件。上摇臂与磨辊相连，上下摇臂刚性连接并通过摇臂轴装在立柱上。下摇臂与液压加压装置相连，形成拉力，进而使磨辊与磨盘之间具有一定的空隙。设计完成后对一些部件或装配体进行优化与分析，得到一些改进意见或是进行验证。

设计最终目标是要有摇臂主体部件的详细图纸，能够达到指定的设计要求，列如强度、刚度要求；对于那些易磨损部件，要保证在不影响生产的情况下便于更换；与立磨整体的生产效率相匹配；并且所设计的部件要尽量减轻重量、结构简化等，便于拆卸与装配，符合最优设计要求。

技术方案及措施

查阅机械设计手册、水泥设备设计相关手册，并运用CAD软件进行设计。设计完成后运用Solidworks软件完成三维建模，并完成装配图。建模过程中，首先，根据零部件的结构特点，分析零件模型提取结构特征参数，确定零件由哪些特征组成，哪个特征应作为基本特征，建立一个基本体素或扫描等特征作为零件的毛坯；其次，根据零件特点，确定组成这个零件的特征和创建的顺序。建模完成后导入Ansys时，由于机身摇臂、摆臂等部件是由钢板、铸件焊接、机加后得到的复杂零件,分布有各种加强筋、凸台、轴承孔、螺栓孔等，建立三维模型时，应考虑其有限元分析时的要求,不可能将这些复杂的结构全部都考虑进去,令模型的质量矩阵与刚度矩阵与实际完全相符,否则模型过于复杂，在采用有限元分析时会难以计算,因此必须根据有限元分析的需要对机体进行必要的简化，简化时,根据分析需要,考虑一些起主导作用的因素来建立机体的简化模型，忽略了凸台、小螺栓孔、小圆角、倒角等对整体特性影响较小的局部结构局部和细节。三维模型修改完毕后，先对各部件进行模态分析，得到机身系统各部件的固有频率和固有振型；然后对装配体进行整体模态分析和谐响应分析,得到系统可能发生共振的频率范围，提出结构的改进方案。

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