【正文】 the laminar cooling section, and the cooling water spray system with low pressure and high flowrate in the nterstands, which are used to control the increasing temperature because of the plastic deformation. An FE analysis model for a single pass rolling is first built, in which the interstand tension stress is put on the stock to realize the whole rolling patibility. The stock is meshed using the quadrilateral element with four nodes and the total number of elements is 1350. The stock material is SS400 and the initial thickness is 45. 9 mm. The rolling schedule in the simulation is shown in Table 1. Other initial data such as the temperature and the grain size are obtained from the simulated results of 2050 mm roughing mill.2 Results and DiscussionThe FE analysis of the actual rolling process is done using the FE model described above. The temperature and the austenite grain size distributions predicted by the present FE model are demonstrated in Fig. 3, which contains the temperature changes on the surface and at the center of the strip as well as the measured results.From the temperature curves in Fig it can be seen that the twice temperature great drops before rolling are due to the descaling water action. On the F1 stand rolling, the strip surface temperature drops rapidly in the roll gaps and thereafter increases slowly because of the relatively cold roll. The center temperature of the stock increases to some extent in the deformation region because of the heat generation from plastic work and decreases slowly in the interstands because of the heat loss ,of convection and radiation. Moreover, the large temperature drops also occur in the interstand owing to the low pressure cooling water. After rolling, the strip passes through the laminar cooling section and the temperature rapidly decreases from about 900 39。 is surface tractions。謝辭本論文是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在論文完成之際，對老師不厭其煩的精心指導(dǎo)和辛勤幫助表示衷心的感謝。這是ANSYS優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)，不能正確的建立參數(shù)模型就無法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。圖52 插頭優(yōu)化前等效應(yīng)力分布圖由圖52可知，優(yōu)化前最大等效應(yīng)力為。這一步(5)是標(biāo)準(zhǔn)的做法， 但不是必須的（BEGIN或OPT）。 ANSYS優(yōu)化設(shè)計的步驟共有兩種方法實(shí)現(xiàn)ANSYS優(yōu)化設(shè)計：批處理方法和通過GUI交互式地完成。零階方法是一個很完善的處理方法，可以很有效地處理大多數(shù)的工程問題。整體模態(tài)正是在完善分析時模擬的環(huán)境，使得到的分析結(jié)果更接近現(xiàn)實(shí)。網(wǎng)格、約束分布、邊界條件如圖449所示。上面所述模態(tài)分析均是模擬真實(shí)環(huán)境對零件的約束情況而添加的零位移約束，又因其他因素不會影響零件固有屬性，所以可以判斷以上模態(tài)分析是正確的。1)在Pro/E軟件中建立實(shí)體模型，通過專用接口直接導(dǎo)入到ANSYS。4)施加約束:如圖436所示在軸承所在位置添加徑向約束，在軸肩處添加軸向約束。圖429 中間齒輪約束分布圖圖430 中間齒輪1階振型圖圖431 中間齒輪2階振型圖圖432 中間齒輪3階振型圖圖433 中間齒輪4階振型圖圖434 中間齒輪5階振型圖表42 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扭轉(zhuǎn)2X向徑向振動3Y向徑向振動4Y、Z復(fù)合振動5對稱振動5)總結(jié):綜上可知，中間齒輪前5階模態(tài)比較集中，全部發(fā)生在之間。齒輪軸網(wǎng)格模型及約束、載荷分布如圖423。模態(tài)分析是屬于動力學(xué)的一部分，也是動力學(xué)分析的起點(diǎn)，它為動力學(xué)分析中的瞬態(tài)動力學(xué)分析、諧響應(yīng)分析、譜分析提供了最基本的分析數(shù)據(jù)。綜上所述，花鍵軸套所受等效應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料屈服極限，可以滿足正常工作需要。1)模型的建立在Pro/E軟件中建立實(shí)體模型，通過專用接口把實(shí)體模型直接導(dǎo)入到ANSYS中完成有限元模型的建立。如圖415所示，大齒輪正常工作時產(chǎn)生的最大等效應(yīng)變?yōu)?，發(fā)生在承載輪齒處，花鍵齒處發(fā)生的最大等效應(yīng)變約為。大齒輪前處理2)網(wǎng)格劃分:采用10節(jié)點(diǎn)的四面體單元劃分網(wǎng)格。圖411 中間齒輪等效應(yīng)力分布曲線 圖412中間齒輪等效應(yīng)變分布曲線圖411為中間齒輪承載齒的等效應(yīng)力分布曲線，采集曲線時所用的節(jié)點(diǎn)主要從應(yīng)力分布場區(qū)域中獲得如圖410所示。1)模型的建立在Pro/E軟件中建立實(shí)體模型，通過專用接口把實(shí)體模型直接導(dǎo)入到ANSYS中完成有限元模型的建立。如圖44所示，齒輪軸正常工作時產(chǎn)生的最大等效應(yīng)變?yōu)椤? 圖41 齒輪軸網(wǎng)格分布圖 圖42 齒輪軸約束、載荷分布圖4)施加約束:如圖42所示在軸承位置添加徑向約束，在輸入端斷面上添加全約束。 主傳動系統(tǒng)靜力分析 靜力分析計算在固定不變的載荷作用下結(jié)構(gòu)的效應(yīng)，它不考慮慣性和阻尼的影響，如結(jié)構(gòu)受隨時間變化載荷的情況[10]。20世紀(jì)70年代以來，有限單元法進(jìn)一步得到蓬勃發(fā)展，其應(yīng)用范圍擴(kuò)展到所有工程領(lǐng)域，成為連續(xù)介質(zhì)問題數(shù)值解法中最活躍的分支。Pro/Engineer(野火版)是美國PTC公司于2003年新推出的Pro/Engineer系列產(chǎn)品中的旗艦產(chǎn)品，該軟件在原有的2001版本上新增眾多功能，特別強(qiáng)調(diào)了設(shè)計過程的易用性以及設(shè)計人員之間的互聯(lián)性，Pro/Engineer Wild Fire已經(jīng)將傳統(tǒng)意義上服務(wù)于設(shè)計工程師個體的三維機(jī)械設(shè)計軟件提升到服務(wù)產(chǎn)品設(shè)計的全過程、服務(wù)于整個設(shè)計團(tuán)隊乃至全球并行設(shè)計的一整套完整的產(chǎn)品設(shè)計解決方案。另一方面是研究扭振系統(tǒng)的幅頻特性，保證設(shè)備具有良好的動力性能和調(diào)控性能，主要是分析和計算傳動系統(tǒng)的固有頻率和主振型。此外，當(dāng)上、下軋輥軋制時速度不一致而導(dǎo)致咬入和軋制過程中打滑，使機(jī)械系統(tǒng)受到?jīng)_擊，并且頻繁地作用于系統(tǒng)，從而引起系統(tǒng)中某一薄弱零部件的損壞[5]。先后有人對萬向聯(lián)軸器的叉頭、扁頭、十字軸等單體零件進(jìn)行有限元計算，得到了各個零件的危險截面位置及應(yīng)力值，對軋機(jī)主傳動系統(tǒng)承載能力分析具有一定的指導(dǎo)意義。本設(shè)計即在這樣的背景下產(chǎn)生。ANSYS。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。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。edger mill。由于軋制現(xiàn)場工作環(huán)境原因，很難用實(shí)驗的方法在現(xiàn)場進(jìn)行研究。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。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]。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。Pro/Enginee軟件以其先進(jìn)的參數(shù)化設(shè)計、基于特征的實(shí)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(shí)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。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(diǎn)三角形單元，將矩陣位移法用到平面問題上。前處理模塊提供了一個強(qiáng)大的實(shí)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。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。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。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(diǎn)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。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。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。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。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)。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。3)材料屬性:小齒輪的材料為，其機(jī)械性能如下：。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(diǎn)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(diǎn)，76508單元。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。可見，當(dāng)外部激勵處在之間時，兩齒輪間很容易發(fā)生共振。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。3)材料屬性:材料為，其機(jī)械性能如下：。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。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(fèi)用，自然頻率，材料特性等。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。(2)求解（SOLUTION）。(10)進(jìn)行優(yōu)化分析。插頭優(yōu)化后所受最大等效應(yīng)力較優(yōu)化前降低了8%。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。VOLU39。 is thermal conductivity。C and the temperature before coiler was measured to