【正文】 rmation directly, These not only affect the resistance of the metal deformation directly,but also, to a great extent, determine the final microstructure and properties of the rolled product.In general, higher strains and shorter inter strains times in hot rolling increase the possibility of DRX,This can be initiated either by a single pass or by multipass strain accumulation. In 2050 mm 7stand hot strip tandem mill, the most important ponents of the finishing train include seven 4high finishing stands F1 to F7。C and the temperature before coiler was measured to be 560 C. The predicted temperatures agree well with the measured temperatures. The temperature on the strip surface after the stand F7 was measured to be 904 39。C to 580 39。 is thermal conductivity。 is velocity field。VOLU39。一年多來，老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。主要設(shè)計內(nèi)容和結(jié)論有：(1)利用Pro/E完成主傳動系統(tǒng)三維建模，并裝配；(2)利用ANSYS軟件完成單體模態(tài)分析、裝配體模態(tài)分析，得到系統(tǒng)的固有振型和固有頻率，從有限元角度出發(fā)，結(jié)合理論，驗證分析結(jié)果的正確性。ANSYS優(yōu)化設(shè)計中，直接導(dǎo)入的模型是無法進(jìn)行參數(shù)化的，所以必須在ANSYS自身環(huán)境下建立的模型方可參數(shù)化。插頭優(yōu)化后所受最大等效應(yīng)力較優(yōu)化前降低了8%。表51 定義優(yōu)化變量優(yōu)化變量項目最小值最大值設(shè)計變量R (mm)90110H (mm)400415目標(biāo)函數(shù)SMAX表51中R為插頭上圓孔半徑，H為圓孔中心距底面距離，SMAX為插頭所受最大等效應(yīng)力。(10)進(jìn)行優(yōu)化分析。(6)進(jìn)入OPT，指定分析文件（OPT）。(2)求解（SOLUTION）。這兩種方法的選擇取決于用戶對于ANSYS程序的熟悉程度。除了這兩種優(yōu)化方法，ANSYS程序還提供了一系列的優(yōu)化工具以提高優(yōu)化過程的效率。一階方法基于目標(biāo)函數(shù)對設(shè)計變量的敏感程度，因此更加適合于精確的優(yōu)化分析。設(shè)計方案的任何方面都是可以優(yōu)化的，比如說：尺寸（如厚度），形狀（如過渡圓角的大?。挝恢?，制造費用，自然頻率，材料特性等。整體模態(tài)在完善單體模態(tài)的同時也更進(jìn)一步證明了單體模態(tài)分析得到的結(jié)果是正確的，反之，單體模態(tài)也證明了整體模態(tài)得到的結(jié)果是正確的。整體模態(tài)相對于單體模態(tài)，多的正是接觸，也就是接觸類型的約束。圖449 整體網(wǎng)格及邊界條件圖圖450 系統(tǒng)1階振型圖圖451 系統(tǒng)2階振型圖圖452 系統(tǒng)3階振型圖圖453 系統(tǒng)4階振型圖圖454 系統(tǒng)5階振型圖圖455 系統(tǒng)6階振型圖圖456 系統(tǒng)7階振型圖圖457 系統(tǒng)8階振型圖圖458 系統(tǒng)9階振型圖表45 系統(tǒng)前9階頻率及最大位移階數(shù)123456789頻率（Hz）最大位移（mm）6)總體模態(tài)分析總結(jié)由振型圖可知，14階模態(tài)最大位移都發(fā)生在中間齒輪；59階模態(tài)最大位移發(fā)生在大齒輪處；19階頻率呈遞增趨勢，但所產(chǎn)生的最大位移都未超過1mm，可見系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上比較穩(wěn)定。3)材料屬性:材料為，其機(jī)械性能如下：。1)模型建立在Pro/E軟件中建立實體模型，通過專用接口把實體模型直接導(dǎo)入到ANSYS中完成有限元模型的建立。由此可知，非工作嚙合區(qū)不易伸出過長；花鍵軸套前5階模態(tài)頻率范圍完全避開了與之相嚙合的大齒輪的頻率值范圍，在結(jié)構(gòu)安排上防止了兩零件之間共振的發(fā)生，大大提高了系統(tǒng)工作安全性?；ㄦI軸套的有限元模型簡化:忽略很小的倒角、圓角、螺紋孔等?？梢?，當(dāng)外部激勵處在之間時，兩齒輪間很容易發(fā)生共振。圖435 大齒輪網(wǎng)格模型圖436 大齒輪約束分布圖圖437 大齒輪1階振型圖圖438 大齒輪2階振型圖圖439 大齒輪3階振型圖圖440 大齒輪4階振型圖圖441 大齒輪5階振型圖43 中間齒輪前5階頻率及最大位移階數(shù)頻率（Hz）最大位移（mm）振型描述1繞Z向扭轉(zhuǎn)2X向徑向振動3Y向徑向振動4繞Z向扭轉(zhuǎn)5對稱振動5)總結(jié):綜上可知，大齒輪前5階模態(tài)比較集中，全部發(fā)生在之間。為了更順利的進(jìn)行后面的研究，對大齒輪有限元模型進(jìn)行必要的簡化:忽略微小結(jié)構(gòu)對分析的影響，如很小的倒角、圓角、螺紋孔等。并呈遞增趨勢。中間齒輪前處理2)由于斜齒輪外形比較復(fù)雜，所以采用10節(jié)點的四面體單元（solid92），自由方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單元尺寸設(shè)定為80mm,網(wǎng)格模型如圖429，共85133節(jié)點，76508單元。圖423 齒輪軸約束、載荷分布圖圖424 齒輪軸1階振型圖圖425 齒輪軸2階振型圖圖426 齒輪軸3階振型圖圖429 齒輪軸4階振型圖圖428 齒輪軸5階振型圖表41 齒輪軸前5階頻率及最大位移階數(shù)頻率（Hz）最大位移（mm）振型描述1Y向搖擺2X向搖擺31032繞Z扭轉(zhuǎn)41046末端繞Z扭轉(zhuǎn)51144Y向彎曲由陣型圖可以看出，在模態(tài)分析中載荷并不會影響振型與頻率，因為，如果添加的載荷起到作用，那么在承載齒上將會有變形發(fā)生，但在4三階振型圖中可以明顯看出在齒形處無變形發(fā)生，所以驗證了模態(tài)分析時載荷不起作用；能影響振型的只有一種外部激勵，即零位移約束；綜上可知：1階和2階頻率接近，頻率較低，3階和4階頻率接近，較2階頻率而言相差很大；5階頻率最高；4階振型都發(fā)生在末端；5發(fā)生在輪齒處； 2階位移量較大，如發(fā)生共振將對齒輪軸產(chǎn)生嚴(yán)重影響。3)材料屬性:小齒輪的材料為，其機(jī)械性能如下：。(1)建立模型；(2)加載及求解:定義分析類型和分析選項，施加載荷，在模態(tài)分析中唯一有效的載荷是零位移約束；(3)擴(kuò)展模態(tài):將振型寫入結(jié)果文件，只有擴(kuò)展模態(tài)后才能在后處理中看到振型；(4)后處理:經(jīng)過擴(kuò)展模態(tài)后，模態(tài)分析的結(jié)果包括固有頻率、擴(kuò)展的模態(tài)振型、相對的應(yīng)力和應(yīng)變分布將被寫入到結(jié)構(gòu)分析結(jié)果文件中。模態(tài)分析屬于線性分析一類，在分析過程中只有線性行為是有效的，即使指定了非線性單元，在計算過程中也將忽略其非線性。按照理論，扭矩應(yīng)均勻施加于花鍵軸套底面的直徑端點處，實際分析操作中無法實現(xiàn)這一理想狀態(tài)，只能把扭矩轉(zhuǎn)換成集中力施加于直徑端點處。5)施加載荷:如圖420所示在花鍵齒上截出嚙合區(qū),并將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為壓力施加于每個花鍵齒的承載側(cè)。有限元模型簡化:將倒角、圓角及較小螺紋孔簡化。綜合分析以上圖片和曲線，可以得知應(yīng)變隨應(yīng)力而變化，等效應(yīng)力越大的地方等效應(yīng)變也越大。花鍵齒處受力情況圖417 花鍵齒等效應(yīng)力分布曲線 圖418 花鍵齒等效應(yīng)變分布曲線圖417是大齒輪內(nèi)花鍵處等效應(yīng)力分布曲線，采集曲線時所用的節(jié)點主要從應(yīng)力分布場區(qū)域中獲得如圖416所示。大齒輪分度圓直徑：作用在小齒輪分度圓上的切向力、徑向力、軸向力和合力的大小分別為： 圖413 大齒輪約束及載荷分布圖 圖414 大齒輪等效應(yīng)力分布圖415 大齒輪等效應(yīng)變分布圖 圖416 花鍵齒曲線路徑圖由圖414可知，大齒輪所受最大應(yīng)力為，最大應(yīng)力出現(xiàn)在承載輪齒齒根處，遠(yuǎn)小于材料屈服極限，因類型與前面相同，所以在此不再過多陳述輪齒問題只敘述花鍵齒受力情況。3)材料屬性:材料為，其機(jī)械性能如下：。雖然應(yīng)力、應(yīng)變在齒形上的分布不是線性，但大小的總體趨勢是由齒頂向齒根逐漸增大的。結(jié)合圖411以及定義的節(jié)點路徑可以得知承載齒拉伸側(cè)受到的應(yīng)力為，受壓側(cè)受到的等效應(yīng)力為；材料的屈服極限，輪齒受到的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力均在屈服極限的許用范圍之內(nèi)。圖47 中間齒輪約束、載荷分布圖 圖48 中間齒輪等效應(yīng)力分布圖圖49 中間齒輪等效應(yīng)變分布圖 圖410 中間齒輪節(jié)點路徑圖6)中間齒輪分析總結(jié)從圖48可知，中間齒輪所受最大應(yīng)力為，最大應(yīng)力出現(xiàn)在齒根處；且應(yīng)力主要分布在受載輪齒的周圍，在齒根圓附近影響最大。2)網(wǎng)格劃分:采用10節(jié)點的四面體單元劃分網(wǎng)格。從此曲線可以得知拉伸側(cè)受到的等效應(yīng)變?yōu)?，最大?yīng)變同樣發(fā)生在受壓側(cè)大小為。圖43 齒輪軸等效應(yīng)力分布圖 圖44齒輪軸等效應(yīng)變分布圖齒形面受力情況如圖45和46所示。6)齒輪軸分析總結(jié)從圖43可得，齒輪軸所受最大應(yīng)力為,最大應(yīng)力出現(xiàn)在齒根處；且應(yīng)力主要分布在受載輪齒的周圍，同時也影響到其兩側(cè)的輪齒及輪轂，在齒根圓附近影響較大；輪轂受到的最大應(yīng)力約為。5)載荷條件[12] :齒輪嚙合屬于線接觸，ANSYS中很難在面上添加線載荷，所以在齒形面上截出一個很窄的面添加面載荷來模擬線接觸。為了更順利的進(jìn)行后面的研究，對齒輪軸的有限元模型進(jìn)行必要的簡化，忽略微小結(jié)構(gòu)對分析的影響，如很小的倒角、圓角等?？墒?，靜力分析可以計算那些固定不變的慣性載荷對結(jié)構(gòu)的影響（如重力和離心力），以及那些可以近似為等價靜力作用的隨時間變化載荷。前處理模塊提供了一個強(qiáng)大的實體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型；分析計算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理模塊可將計算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。由變分法有限元擴(kuò)展到加權(quán)殘數(shù)法與能量平衡法有限元，由彈性力學(xué)平面問題擴(kuò)展到空間問題、板殼問題，由靜力平衡問題擴(kuò)展到穩(wěn)定性問題、動力問題和波動問題，由線性問題擴(kuò)展到非線性問題[8]。20世紀(jì)50年代因航空工業(yè)的需要，美國波音公司的專家首次采用三節(jié)點三角形單元，將矩陣位移法用到平面問題上。 主傳動系統(tǒng)三維模型圖31 主傳動系統(tǒng)外觀圖32 主傳動系統(tǒng)內(nèi)部示意圖圖33 主傳動系統(tǒng)分解示意圖4 E1軋機(jī)主傳動系統(tǒng)力學(xué)特性分析有限單元法（FEM，F(xiàn)inite Element Method）的基本思想是將物體離散成有限個且按一定方式相互聯(lián)結(jié)在一起的單元的組合，來模擬或逼近原來的物體，從而將一個連續(xù)的無限自由度問題簡化為離散的有限自由度問題求解的一種數(shù)值分析法[7]。Pro/Enginee軟件以其先進(jìn)的參數(shù)化設(shè)計、基于特征的實體造型深受廣大用戶的喜愛，該軟件的應(yīng)用主要是針對產(chǎn)品的三維實體模型建立、結(jié)構(gòu)分析、以及模具設(shè)計等，用戶界面簡潔、概念清晰、邏輯性強(qiáng)，比較符合工程技術(shù)人員的設(shè)計思想與習(xí)慣，是目前國內(nèi)企業(yè)和技術(shù)人員使用最廣泛的CAD軟件之一。影響軋機(jī)主傳動系統(tǒng)扭振的因素可分為內(nèi)部因素和外部因素，內(nèi)部因素由軋機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)確定，它反映系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身對動載的影響。由于計算機(jī)的計算能力的提高，對軋機(jī)主傳動系統(tǒng)扭振分析用有限元法越來越受到重視。軋機(jī)振動問題是世界范圍內(nèi)的技術(shù)難題。主要的分析方法有：振型疊加法、狀態(tài)空間法、復(fù)模態(tài)分析法、直接積分法、一階常微分方程組初值問題的數(shù)值解法和時域有限元法[3]。然而，單體零件有限元分析結(jié)果的精確程度主要取決于模擬邊界條件與真實邊界條件的相近程度，因此前面得到的結(jié)論還有需進(jìn)一步加以驗證。為了保證可靠性，在對其強(qiáng)度分析或設(shè)計計算時，常采用加大安全系數(shù)的辦法，結(jié)果使結(jié)構(gòu)尺寸過大，投資增加。本設(shè)計以E1軋機(jī)主傳動系統(tǒng)為研究對象，利用Pro/E三維軟件為主傳動系統(tǒng)機(jī)械部分各組成零件建立三維模型，并組裝。由于軋制現(xiàn)場工作環(huán)境原因，很難用實驗的方法在現(xiàn)場進(jìn)行研究。Modal。edger mill。利用大型通用有限元分析軟件ANSYS對主傳動系統(tǒng)進(jìn)行單體模態(tài)分析、裝配體模態(tài)分析、單體靜力分析，在此基礎(chǔ)上得出主傳動系統(tǒng)的固有頻率、振型以及受力、變形情況。對軋機(jī)主傳動系統(tǒng)的承載能力、動態(tài)穩(wěn)定性的要求也越來越高。隨著社會對軋制產(chǎn)品數(shù)量需求的增大和對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，軋制設(shè)備向大型化、高速化、自動化、精密化方向發(fā)展的趨勢越來越明顯。本文以E1軋機(jī)主傳動系統(tǒng)為研究對象，利用Pro/E三維軟件為主傳動系統(tǒng)機(jī)械部分各組成零件建立三維模型，并裝配。s demand for rolled products increased the number and improve the product quality r