【正文】 c is specific heat。并利用大型通用有限元分析軟件ANSYS對主傳動系統(tǒng)三維模型完成分析、優(yōu)化等工作。(9)指定優(yōu)化循環(huán)控制方式。這一循環(huán)過程重復(fù)進行直到所有的設(shè)計要求都滿足為止。但現(xiàn)實情況中，零件不僅受到零位移約束，因為單個零件不可能完成生產(chǎn)需要，需要與其他零件或結(jié)構(gòu)配合，這樣就會產(chǎn)生接觸。圖442 花鍵軸套網(wǎng)格及約束分布圖443 花鍵軸套1階振型圖圖444 花鍵軸套2階振型圖圖445 花鍵軸套3階振型圖圖446 花鍵軸套4階振型圖圖447 花鍵軸套5階振型圖表44 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1X向振動Y向擺動2X向振動Z向擺動3對稱振動4對稱振動5繞Z向扭轉(zhuǎn)4)總結(jié):綜上可知2階模態(tài)頻率和位移都很接近，頻率較低；4階模態(tài)頻率接和位移接近，頻率居中，位移最大，若在此范圍發(fā)生共振對花鍵軸套影響最大；5階模態(tài)頻率最高；由振型圖可知，前5階模態(tài)的最大位移都發(fā)生在花鍵軸套頂部，即非工作嚙合區(qū)域內(nèi)。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。齒輪軸前處理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），自由方式進行網(wǎng)格劃分，單元尺寸設(shè)定為60mm,網(wǎng)格模型如圖423，共36052節(jié)點，31202單元。4)施加約束:在花鍵軸套底面施加全約束。已知軋制力矩為，軋制力矩經(jīng)一對滾動軸承和一個萬向聯(lián)軸器傳遞到大齒輪，一對滾動軸承的效率為，萬向聯(lián)軸器的效率為，所以大齒輪所受轉(zhuǎn)矩為。5)添加載荷:中間齒輪載荷的添加與齒輪軸載荷的添加方式相同，且兩齒輪所受的為一對相互作用力，大小相等；中間齒輪除與齒輪軸嚙合外還與大齒輪相嚙合，又因三個齒輪的幾何軸線在同一平面內(nèi)，所以中間齒輪兩側(cè)所受的力為一對平衡力（具體計算見大齒輪靜力分析）。當最大軋制力矩為1440kNm時， 靜力分析如圖444。ANSYS軟件主要包括三個部分：前處理模塊，分析計算模塊和后處理模塊。其模塊眾多，功能強大，在通用機械、模具、家電、汽車、航天航空、軍工和工業(yè)設(shè)計等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。實際上動力響應(yīng)分析也是振動理論的基本內(nèi)容之一，目前發(fā)展了多種分析和求解振動系統(tǒng)的時間歷程響應(yīng)的方法，但這些方法都有一定的適用范圍和局限性。軋機是軋制生產(chǎn)線上的重要單體設(shè)備，而軋機主傳動系統(tǒng)又是軋機的核心組成部分，一旦出現(xiàn)故障將導(dǎo)致嚴重的損失[1]。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。Modal。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)論還有需進一步加以驗證。影響軋機主傳動系統(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。由變分法有限元擴展到加權(quán)殘數(shù)法與能量平衡法有限元，由彈性力學(xué)平面問題擴展到空間問題、板殼問題，由靜力平衡問題擴展到穩(wěn)定性問題、動力問題和波動問題，由線性問題擴展到非線性問題[8]。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。2)網(wǎng)格劃分:采用10節(jié)點的四面體單元劃分網(wǎng)格。3)材料屬性:材料為，其機械性能如下：。有限元模型簡化:將倒角、圓角及較小螺紋孔簡化。(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)擴展模態(tài):將振型寫入結(jié)果文件，只有擴展模態(tài)后才能在后處理中看到振型；(4)后處理:經(jīng)過擴展模態(tài)后，模態(tài)分析的結(jié)果包括固有頻率、擴展的模態(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。并呈遞增趨勢。花鍵軸套的有限元模型簡化:忽略很小的倒角、圓角、螺紋孔等。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。一階方法基于目標函數(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。(6)進入OPT，指定分析文件（OPT）。ANSYS優(yōu)化設(shè)計中，直接導(dǎo)入的模型是無法進行參數(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。 is velocity field。 and is heat generation. The heat transfer mechanism during hot rolling is very plex. The heat loss between stands is mainly caused by the convection and radiation to the air, and more rapid during descaling or cooling by water. After the rolled stock enters the rolling deformation region, heat generation occurs because of the deformation energy and the friction work at the contact surface.Austenite grain evolution of hot deformation is one of the physical metallurgical phenomena in hot strip rolling, and its evolution pattern mainly consists of four types, namely, dynamic recrystallization (DRX) during hot deformation, static recrystallization ( SRX) , and metadynamic recrystallization(MRX) after deformation, as well as grain growth after plete recrystallization when the dynamic and static recoveries are not only affect the resistance of the metal deformation 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。采用命令流方式完成參數(shù)建模、參數(shù)控制、參數(shù)提取等，最終得到優(yōu)化結(jié)果，并考慮實際生產(chǎn)活動，對優(yōu)化結(jié)果作出適當調(diào)整。圖51 優(yōu)化循環(huán)示意圖優(yōu)化前靜力分析結(jié)果如圖52所示。隨機計算結(jié)果的初始值可以作為優(yōu)化過程的起點數(shù)值。但是在分析時很難在單個零件上添加接觸類型的約束，整體分析時恰提供了這一便利。以上便是零位移約束存在的意義。3)材料屬性:材料為，其機械性能如下：。5)施加載荷:將扭矩轉(zhuǎn)換為力，再用力除以齒形面的面積，將算得的壓力數(shù)值加到此面上；將電機傳導(dǎo)過來的扭矩轉(zhuǎn)換為集中力施加于軸頸上。 圖419 花鍵軸套網(wǎng)格模型 圖420 花鍵軸套約束及載荷分布圖花鍵軸套靜力分析：圖421 花鍵軸套等效應(yīng)力分布圖 圖422 花鍵軸套等效應(yīng)變分布圖由圖421可知花鍵軸套所受最大等效應(yīng)力為，最大應(yīng)力發(fā)生在截面突變處；花鍵齒出所受最大等效應(yīng)力約為；由圖422可知最大等效應(yīng)變同樣發(fā)生在截面突變處，大小為。材料為，屈服極限為，無論是承載齒還是花鍵齒，所受應(yīng)力均遠小于材料屈服極限，可見大齒輪正常工作時不會出現(xiàn)過載破壞現(xiàn)象。如圖49所示，中間齒輪正常工作時產(chǎn)生的最大等效應(yīng)變?yōu)椤Ｈ“踩禂?shù)為7（軋鋼機安全系數(shù)不得小于5）[20], 則，各項數(shù)據(jù)均符合要求。該軟件有多種不同版本，可以運行在從個人機到大型機的多種計算機設(shè)備上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。Pro/Engineer軟件也包括工程分析模塊(Pro/M)，他的主要作用是進行有限元分析，但該功能模塊相對于一些專業(yè)的有限元分析軟件，提供的單元類型少，網(wǎng)格劃分能力較弱，而且求解的結(jié)果處理也相對繁瑣。從動力學(xué)的角度分析，這類載荷會引起軋機主傳動系統(tǒng)的扭振，導(dǎo)致主傳動系統(tǒng)扭矩值的突然變化，形成一定的破壞能力。用有限元分析的方法便可以解決這一難題。要獲取這些信息，掌握軋機主傳動系統(tǒng)工作狀況，通過有限元分析方法就可實現(xiàn)了。Main drive。隨著計算機的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，各種行之有效的數(shù)值計算方法得到了巨大的發(fā)展[2]。軋機主傳動系統(tǒng)扭振研究主要側(cè)重兩個方面。同時，為這一方法的理論基礎(chǔ)做出了基礎(chǔ)貢獻。2)網(wǎng)格劃分：考慮到斜齒輪外形不規(guī)則，而且齒廓形狀復(fù)雜，齒根部位幾何形狀變化較大，應(yīng)力集中現(xiàn)象較為嚴重，因此，為了能反映出該區(qū)域內(nèi)應(yīng)力的急劇變化，并較好的嚙合齒根邊界，采用10節(jié)點的四面體單元劃分網(wǎng)格[11]。綜合分析以上圖片和曲線，應(yīng)力、應(yīng)變值不是沿著齒廓線呈線性變化，而是呈現(xiàn)時大時小，這與端面齒廓線的形狀有關(guān)，端面齒廓線是漸開線而且齒根圓附近有過渡圓角，由于曲面齒廓和過渡圓角的影響使載荷呈非線性分布。1)模型的建立在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。曲線中出現(xiàn)兩個峰值，左為等效壓應(yīng)力，右為等效拉應(yīng)力。模態(tài)分析所的最終目標在是識別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動特性分析、振動故障診斷和預(yù)報以及結(jié)構(gòu)動力特性的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。3)材料屬性:材料為，其機械性能如下：。若共振發(fā)生，將對整個傳動系統(tǒng)乃至生產(chǎn)造成嚴重后果。4)施加約束:在所有軸承所在軸頸添加徑向約束，軸肩添加軸向約束。實際上，所有可以參數(shù)化的ANSYS選項都可以作優(yōu)化設(shè)計[16]。(3)提取并指定狀態(tài)變量和目標函數(shù)（POST1/POST26）。此結(jié)果是在考慮了便于加工的前提下得到的。 CMSEL,S,_Y VMESH,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1, !*定義材料屬性MPDATA,PRXY,1, FLST,2,4,5,ORDE,4 !*添加約束和載荷FITEM,2,2 FITEM,2,10 FITEM,2,18 FITEM,2,26 DA,P51X,ALL,FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,39 FITEM,2,40 SFA,P51X,1,PRES,FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,36 FITEM,2,37 SFA,P51X,1,PRES,35967000/SOL !*開始求解/STATUS,SOLUSOLVE FINI/POST1 !*查看優(yōu)化前結(jié)果SET,1,1,ISET1,PLNSOL,S,EQV,0*GET,MAXSEQV_NODEI,PLNSOL,0,MAX *SET,FEIFEI,MAXSEQV_NODEI FINISH *END*USE,OPTIM/OPT !*優(yōu)化控制OPANL,OPTIMOPVAR,R,DV,90,110 !*定義R取值范圍OPVAR,H,DV,400,415 !*定義H取值范圍OPVAR,FEIFEI,OBJ !*定義目標函數(shù)OPKEEP,ONOPTYPE,SUBPOPSAVE,OPTCIRCLE,OPT0 !*定義優(yōu)化方法OPLIST,ALL,1OP