大噸位摩擦焊機導向機構結構動力學與運動特性分析及優(yōu)化研究.pdf

1、有色金屬是國民經濟不可或缺的重要原材料，且我國電解鋁、銅、鎳、鉛、鋅、鎂等主要有色金屬的產量已居世界前列，尤其是電解鋁工業(yè)在國民經濟體系中占有更加重要的地位和作用，是國家重要的基礎性工業(yè)。作為電解鋁工業(yè)生產中的關鍵技術裝置---電解鋁預焙陽極導電裝置專用摩擦焊機在國內尚屬技術空白，該裝置的研制對加快行業(yè)技術改造、升級與換代，帶動區(qū)域經濟建設和技術創(chuàng)新體系建設，對擴大就業(yè)，發(fā)展高新技術產業(yè)和促進人才培養(yǎng)方面等方面也具有重要的支撐作用。

2、r>　　本文以5000KN電解鋁預焙陽極導電裝置專用摩擦焊機導向機構為研究對象，通過理論和有限元分析相結合的方法研究主導軌（四根導柱）、輔助導軌（兩根燕尾直線導軌）及夾具的動態(tài)特性，并對夾具結構進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)整個導向機構的輕量化，且消除了夾具在行進中出現(xiàn)的爬行問題。
　　主要研究內容如下：
　　(1)以5000KN電解鋁預焙陽極導電裝置專用摩擦焊機導向機構(包括主導軌、導軌和夾具)為研究對象，通過分析其結構特點，對整個導

3、向機構進行靜態(tài)分析、動態(tài)分析和諧響應分析，得出輔助導軌和主導軌靜剛度、強度、前10階固有頻率及振型、動剛度等結果。雖滿足使用要求，但整體重量過重，造成運行過程中出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，故需要對導向機構整體進行結構優(yōu)化，消除爬行現(xiàn)象，降低整體重量。
　　(2)分析了爬行產生的原因，主要是由于夾具與主導軌之間的動靜摩擦因數(shù)過大和潤滑不夠引起的爬行現(xiàn)象。一方面通過減輕主導軌上夾具的質量，減輕整體導向機構的質量獲得合適的摩擦因數(shù)，并保證此摩擦因數(shù)能

4、最大程度的減小由電機自激振動帶來的影響。另一方面通過選擇合適的潤滑油添加劑，增大潤滑油粘度，減小導向機構爬行帶來的運動不穩(wěn)定性問題。
　　(3)著眼于前述分析中出現(xiàn)的問題，對導向機構進行結構優(yōu)化。設計了兩種優(yōu)化方案，方案一采用一根主導軌，夾具立板采用三角形，底部一組燕尾直線導軌；方案二采用兩根主導軌，夾具立板采用梯形，底部一根輔助導軌。兩種方案均減輕了導向機構的重量，同時也消除了爬行現(xiàn)象。
　　本文提出的摩擦焊機導向機構動態(tài)