軋機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告
燕 山 大 學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報告
課題名稱：3500中厚板軋機(jī)
學(xué)院（系）：機(jī)械工程學(xué)院
年級專業(yè)：06級機(jī)電3班
學(xué)生姓名：王瑞超
指導(dǎo)教師：牟德君
完成日期：2015年3月17日
一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義
冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：厚度在4毫米以下的鋼板稱為薄板；厚度在4毫米以上的稱為厚板。我國習(xí)慣于將厚度在4~25毫米范圍內(nèi)的鋼板成為中板。
在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中廣泛的采用中板。它主要用于制造交通運(yùn)輸工具（如汽車、拖拉機(jī)、傳播、鐵路車輛及航空機(jī)械等）、鋼機(jī)構(gòu)件（如各種貯存容器、鍋爐、橋梁及其他工業(yè)結(jié)構(gòu)件）、焊管及一般機(jī)械制品等。[1]
中板生產(chǎn)目前均采用熱軋。即將鋼胚或鋼錠加熱后，在軋機(jī)中經(jīng)多道次軋制，軋成一定厚度的鋼板。
生產(chǎn)中板的軋機(jī)型式很多。按機(jī)架機(jī)構(gòu)分類，可分為二輥式、四輥式、復(fù)合式和萬能式幾種。按機(jī)架布置風(fēng)雷，可分為單機(jī)架、并列式和順列式等幾種。[1]
1.軋鋼機(jī)的發(fā)展
初軋機(jī)的發(fā)展。初軋機(jī)的發(fā)展經(jīng)過了3個階段，到20世紀(jì)70年代初，初軋機(jī)的軋輥直徑已增大到了1 500 mm。我國從1959年開始自行設(shè)計(jì)制造開坯機(jī)，目前已制成700mm，750tam，850lnm，1 150mm初軋機(jī)。20世紀(jì)80年代以來，連鑄技術(shù)得到較大的發(fā)展，連鑄比達(dá)到80％甚至更高，連鑄連軋工藝和設(shè)備也日趨完善，初軋機(jī)的職能將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榕浜线B鑄，彌補(bǔ)連鑄在鋼種和規(guī)格方面的不足。
帶鋼連軋機(jī)的發(fā)展。在所有市場需求的鋼材中，板帶材占有相當(dāng)大的比重。我國于1981年從13本引進(jìn)1 700mm熱連軋機(jī)的全套設(shè)備。隨后，一大批具有先進(jìn)生產(chǎn)工藝的熱連軋和冷連軋板帶廠迅速崛起，。熱連軋機(jī)發(fā)展的主要特點(diǎn)有：加大帶卷和坯料重量，減少切頭切尾的損耗，提高產(chǎn)品收得率；采用加速軋制，提高鋼材產(chǎn)量；產(chǎn)品規(guī)格增加，精度提高；采用計(jì)算機(jī)控制，提高了自動化水平等。冷軋鋼板的生產(chǎn)成本、投資費(fèi)用雖然比熱軋鋼板高，但由于冷軋鋼板的性能和質(zhì)量比熱軋好，在同樣用途下，可以節(jié)約金屬材料達(dá)30％，故冷軋板生產(chǎn)得到迅速發(fā)展。我國于1965年末制成300him五機(jī)架試驗(yàn)性窄帶鋼冷連軋機(jī)，20世紀(jì)80年代又從原西德引進(jìn)1 700 lnlrn五機(jī)架帶鋼冷連軋機(jī)成套機(jī)組，90年代后又有六輥HC軋機(jī)、CVC軋機(jī)也先后投入生產(chǎn)。帶鋼冷連軋機(jī)正在向大型化、高速化、高精度和自動化方向發(fā)展。[2]
2.軋鋼技術(shù)發(fā)展前景
世界軋鋼工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步主要集中在生產(chǎn)工藝流程的縮短和簡化上，最終形成軋材性能高品質(zhì)化、品種規(guī)格多樣化、控制管理計(jì)算機(jī)化等。展望未來，軋鋼工藝和技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾方面。(1)鑄軋一體化。利用軋輥進(jìn)行鋼材生產(chǎn)，因其過程連續(xù)、高效、可控且便于計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)的應(yīng)用，在今后相當(dāng)一段時間內(nèi)，以輥軋為特征的連續(xù)軋鋼技術(shù)仍將是鋼鐵工業(yè)鋼材成型的主流技術(shù)，但軋鋼前后工序的銜接技術(shù)必將有長足的進(jìn)步。在20世紀(jì)，由于連鑄的發(fā)展，已經(jīng)逐步淘汰初軋工序。而連鑄技術(shù)生產(chǎn)的薄帶鋼直接進(jìn)行冷軋，又使連鑄與熱軋工序合二為一。鑄軋的一體化，將使軋制工藝流程更加緊湊。同時，低能耗、低成本的鑄軋～體化，也是棒、線、型材生產(chǎn)發(fā)展的方向。(2)軋制過程清潔化。在熱軋過程中，鋼的氧化不僅消耗鋼材與能源，同時也帶來環(huán)境的污染，并給深加工帶來困難。因此，低氧化燃燒技術(shù)和低成本氫的應(yīng)用都成為無氧化加熱鋼坯的基本技術(shù)。酸洗除鱗是冷軋生產(chǎn)中最大的污染源，新開發(fā)的無酸清潔型(AFc)除鱗技術(shù)，可使帶 鋼表面全無氧化物、光滑，并具有金屬光澤。無氧化(或低氧化)和無酸除鱗(氧化鐵皮)這兩項(xiàng)被稱為綠色工藝的新技術(shù)，將使軋鋼過程清潔化。(3)軋制過程柔性化。板帶熱連軋生產(chǎn)中壓力調(diào)寬技術(shù)和板形控制技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了板寬的自由規(guī)程軋制。棒、線材生產(chǎn)的粗、中軋平輥軋制技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了部分規(guī)格產(chǎn)品的自由軋制。冷彎和焊管機(jī)也可實(shí)現(xiàn)自由規(guī)格生產(chǎn)。這些新技術(shù)使軋制過程柔性化。(4)高新技術(shù)的應(yīng)用。20世紀(jì)軋鋼技術(shù)取得重大進(jìn)步的主要特征是信息技術(shù)的應(yīng)用。板形自動控制，自由規(guī)程軋制，高精度、多參數(shù)在線綜合測試等高新技術(shù)的應(yīng)用使軋鋼生產(chǎn)達(dá)到全新水平。軋機(jī)的控制已開始由計(jì)算機(jī)模型控制轉(zhuǎn)向人工智能控制，并隨著信息技術(shù)的發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的最優(yōu)化，使庫存率降低，資金周轉(zhuǎn)加快，最終降低成本。(5)鋼材的延伸加工。在軋鋼生產(chǎn)過程中，除應(yīng)不斷挖掘鋼材的性能潛力外，還要不斷擴(kuò)大多種鋼材的延伸加工產(chǎn)業(yè)，如開發(fā)自潤滑鋼板用于各種沖壓件生產(chǎn)，減少沖壓廠潤滑油污染；開發(fā)建筑帶肋鋼筋焊網(wǎng)等，把鋼材材料生產(chǎn)、服務(wù)延伸到各個鋼材使用部門。隨著工業(yè)的發(fā)展和軋鋼技術(shù)的進(jìn)步，軋鋼工藝的裝備水平和自動控制水平不斷提高，老，式軋機(jī)也不斷被各種新型軋機(jī)所取代。按照我國走新型工業(yè)化道路的要求，軋鋼技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)也轉(zhuǎn)移到可持續(xù)發(fā)展上，在保證滿足環(huán)保要求的條件下，達(dá)到鋼材生產(chǎn)的高質(zhì)量和低
成本。[2]
二、3500中厚板軋鋼機(jī)設(shè)計(jì)的目的和意義
在國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中廣泛的采用中板。它主要用于制造交通運(yùn)輸工具（如汽車、拖拉機(jī)、傳播、鐵路車輛及航空機(jī)械等）、鋼機(jī)構(gòu)件（如各種貯存容器、鍋爐、橋梁及其他工業(yè)結(jié)構(gòu)件）、焊管及一般機(jī)械制品等。[1]
中國已經(jīng)連續(xù)8年穩(wěn)定地成為世界鋼材產(chǎn)量的第一大國。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年全國累計(jì)產(chǎn)鋼材2.36億T，其中中厚板產(chǎn)量為2460萬，比2002年增長了22.5%。目前中國3000mm以上寬度的中厚板軋機(jī)僅有8套，其余均為3000mm以下，整體裝備水平仍較低，還沒有很好地應(yīng)用控制軋制和控制冷卻等提高產(chǎn)品力學(xué)、物理性能的工藝技術(shù)，生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和品種遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。為了縮小與發(fā)達(dá)國家中厚板軋機(jī)先進(jìn)水平之間的差距，提高工藝技術(shù)和裝備水平，改變產(chǎn)品和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較落后的局面，就必須淘汰落后的工藝技術(shù)和設(shè)備，不斷地對現(xiàn)有的中厚板軋機(jī)進(jìn)行現(xiàn)代化技術(shù)改造和興建新機(jī)組，這是中國由鋼鐵生產(chǎn)大國走向鋼鐵強(qiáng)國的重要一步。[3]
我所研究的課題是3500中厚板軋鋼機(jī)的設(shè)計(jì)，使我設(shè)計(jì)的軋鋼機(jī)具有生產(chǎn)出厚度在4毫米以上，最大寬度為3500毫米的中厚鋼板的能力；以及對軋鋼機(jī)部分功能以及結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行改進(jìn)或創(chuàng)新，使其能夠高效、平穩(wěn)、精確的生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
三、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題
我所研究的基本內(nèi)容是：使我設(shè)計(jì)的軋鋼機(jī)具有生產(chǎn)出厚度在4毫米以上，最大寬度為3500毫米鋼板的能力；以及對軋鋼機(jī)部分功能以及結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行改進(jìn)或創(chuàng)新，使其能夠高效、平穩(wěn)、精確的生產(chǎn)。
方案的選擇:
選擇順列式雙機(jī)架中板軋機(jī)，采用二輥可逆式粗軋機(jī)及四輥可逆式精軋機(jī)的組合，集中了兩種軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，能夠獲得精確的厚度公差及較高的生產(chǎn)能力。[1]
待解決的問題:
(1) 輥系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括輥型設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)。
目前，由于國內(nèi)中厚板軋機(jī)裝備水平比較落后，絕大部分不具有板形控制設(shè)備，因而板形控制手段比較單一，板形控制能力弱。在軋制過程中，軋輥因受軋制力的作用而產(chǎn)生撓曲變形和壓扁變形。同時，由于軋輥輥身長度方向上的溫度不均勻引起的軋輥熱凸度也對軋件出口凸度產(chǎn)生影響。合理的輥型設(shè)計(jì)不但有利于板形控制，還具有在軋輥磨損區(qū)域內(nèi)增大軋輥使用壽命的作用。輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)時，不僅應(yīng)考慮軋輥熱凸度和磨損的影響，另外還要考慮磨床的加工能力。[3]
(2) 機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
機(jī)架是軋機(jī)中最重要的零部件之一，用來安裝軋輥輥系與軋輥調(diào)整裝置，并承受全部軋制力。因此機(jī)架應(yīng)具有足夠富裕的強(qiáng)度和剛度，以保持其工作可靠。由于閉式機(jī)架具有結(jié)構(gòu)合理，強(qiáng)度和剛度均較高的特點(diǎn)，已被廣泛用于軋制力較大的板坯和板帶軋機(jī)上。
為了保證軋機(jī)機(jī)架在工作中安全可靠不被破壞，必須對其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，同時，為了保證軋制的精度，還應(yīng)對其剛度進(jìn)行計(jì)算。[4]
(4) 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軋機(jī)執(zhí)行功能所必要的零部件的設(shè)計(jì)與校核。
(5)總體設(shè)計(jì)
中板的厚度控制方法需要改進(jìn)。軋機(jī)的整體根據(jù)實(shí)際情況需要完善和改進(jìn)。
三、研究步驟、方法及措施
首先查閱文獻(xiàn)資料，從文獻(xiàn)資料中掌握一些關(guān)于中厚板軋機(jī)的基本知識，確定研究方案。
然后對研究方案進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行力能參數(shù)的選擇與計(jì)算；定出各零部件的尺寸形狀，進(jìn)行強(qiáng)度校核，用Autocad制作軋機(jī)的裝配圖和零件圖。
用Solidworks對每個零件進(jìn)行設(shè)計(jì)造型，再將每個零件裝配起來，進(jìn)行運(yùn)動仿真模擬。
綜合考慮，檢查錯誤。
設(shè)計(jì)思路：在傳統(tǒng)的軋機(jī)理論基礎(chǔ)上進(jìn)行部分的改進(jìn)和創(chuàng)新。
四、研究工作進(jìn)度
第一階段（3月1號~3月20號），查閱資料和閱讀參考文獻(xiàn)，了解國內(nèi)外軋機(jī)發(fā)展?fàn)顩r，確定研究方案及大體的'機(jī)械結(jié)構(gòu)。
第二階段（3月21號~4月12號），對選定方案進(jìn)行主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動學(xué)分析，并計(jì)算相關(guān)的力能參數(shù)。
第三階段（4月12號~5月1號）總體設(shè)計(jì)，機(jī)械校核，繪制主要零件圖。
第四階段（5月2號~5月9號），繪制軋機(jī)總體裝配圖。
第五階段（5月9號~6月1號），綜合考慮，檢查錯誤，撰寫論文。
第六階段（6月6號~6月19號），制作畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，翻譯外文文獻(xiàn)，整理論文。
五、主要參考文獻(xiàn)
【1】洛陽礦山機(jī)械研究所.2300中板車間機(jī)械設(shè)備[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1978：1，3，6-7.
【2】程志彥.軋鋼機(jī)和軋鋼技術(shù)的發(fā)展[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2015，15(13)：1-120.
【3】田勇，胡賢磊，王昭東，趙忠，王國棟.2500 mm中厚板精軋機(jī)支承輥輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].鋼鐵研究學(xué)報,2015，18(10)：23-25
【4】汪曦，尚旭.中板精軋機(jī)機(jī)架的應(yīng)力分析[J].冶金設(shè)備，2015，(2)：33，47-49
【5】楊偉增，張彥章.天鋼3500mm中厚板生產(chǎn)工藝、裝備和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
[J ].軋鋼.中國金屬學(xué)會2015年中厚板學(xué)術(shù)會議，上海，20151100.上海.中國金屬學(xué)會，軋鋼編輯部.20151100.101-106
【6】胡加洪.中厚板軋機(jī)厚度自動控制系統(tǒng)的研究.東北大學(xué)，碩士論文. 20040201，1-83
【7】王青海，張功焰，強(qiáng)偉，金永春，王國棟，劉相華，王君.從首鋼3500軋機(jī)建設(shè)看-中-國中厚板生產(chǎn)設(shè)備、工藝技術(shù)的發(fā)展[J].中國金屬學(xué)會.中國金屬學(xué)會2004年全國煉鋼、軋鋼生產(chǎn)技術(shù)會議,無錫,20040501.無錫, 中國金屬學(xué)會,20040501,626-633
【8】常安，白金蘭，邸洪雙，陽代軍，劉光明.首鋼3500 mm中板軋機(jī)輥型研究與應(yīng)用[J].鋼鐵.2015，41(8)：41-45
【9】唐衛(wèi)東，王哲，趙運(yùn)濤.3500mm軋機(jī)機(jī)架輥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[J].一重技
術(shù).2015，(6)：1-2
六、指導(dǎo)教師意見
……………………………………………………………………………………………
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
七、系級教學(xué)單位審核意見：
審查結(jié)果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過
負(fù)責(zé)人簽字：
年 月 日
軋機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告 [篇2]
學(xué)生姓名： --- 學(xué) 號： ---
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
設(shè)計(jì)(論文)題目： 基于ansys 軋機(jī)機(jī)架的有限元分析
指導(dǎo)教師： --- 教授
2012 年3 月8 日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委
員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指
導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽
署意見及所在系審查后生效；
2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)
計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后
應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打�。�
在本開題報告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于10
篇（不包括辭典、手冊）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) gb/t 7408—94
《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，
一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2002 年4 月26 日”或“2002-04-26”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫
2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
一、本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）研究的目的和意義
軋機(jī)是鋼鐵板材生產(chǎn)線的主要設(shè)備，機(jī)架是軋機(jī)的重要部件，影響軋材板形精度因
素很多，其中，軋機(jī)系統(tǒng)垂直方向的間隙和彈性變形是主要因素。 機(jī)架是軋機(jī)的重要
承載部件，在軋制過程中，被軋制的金屬作用到軋輥上的全部軋制力，通過軋輥軸承、
軸承座、壓下螺絲及螺母傳給機(jī)架，并由機(jī)架全部吸收不再傳給地基，因此，機(jī)架必須
具有足夠的剛度和強(qiáng)度。然而在軋制過程中，機(jī)架的受力情況較復(fù)雜，作用在機(jī)架上的
力包括軋制力、帶材前后張力差引起的立柱上水平力、軋輥平衡裝置在機(jī)架上下橫梁的
附加力、各種水平力形成的傾翻力矩在機(jī)架下支承面的反力等，其中軋制力最大。機(jī)架
作為軋機(jī)中最重要的部件，它的剛度將直接影響到軋制的精度，而軋制的精度是一臺軋
機(jī)的裝機(jī)水平的標(biāo)志，軋機(jī)的強(qiáng)度則是軋機(jī)能否長期安全穩(wěn)定工作的前提條件。這就要
通過有限元分析確定機(jī)架各部分的受力分布和變形情況，這對于機(jī)架能否安全工作是十
分必要的。
二、本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）研究現(xiàn)狀及研究方法
內(nèi)容為基于有限元分析的軋機(jī)機(jī)架的研究
（一）、軋機(jī)機(jī)架研究現(xiàn)狀
國內(nèi)許多科技工作者在機(jī)架的強(qiáng)度、剛度以及機(jī)架的振動方面作了大量的工作。重
慶大學(xué)黃世琦
[1 ]
等對重慶鋼鐵公司第五鋼鐵廠的2450 大型中板軋機(jī)進(jìn)行了有限元計(jì)算，
并對整機(jī)作了光彈分析。得出的結(jié)論是:機(jī)架的最大應(yīng)力發(fā)生在壓下螺母孔承壓面上和
上橫梁與立柱間轉(zhuǎn)角的內(nèi)側(cè)。重慶大學(xué)余欽義
[ 2 ]
對冷軋機(jī)機(jī)架進(jìn)行了有限元分析，并得
出上轉(zhuǎn)角雖是應(yīng)力集中較大的部位，但并不是上橫梁中應(yīng)力最大處。李友榮、劉安中
[ 3 ]
應(yīng)用ansys 軟件系統(tǒng)對1000mm 初軋機(jī)機(jī)架進(jìn)行了三維有限元分析，得出三維有限元計(jì)
算的應(yīng)力值與實(shí)測值是一致的，且能精確提供軋機(jī)機(jī)架各部分，特別是應(yīng)力集中區(qū)域的
應(yīng)力分布和變形情況;壓下螺母孔承壓面圓角附近存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中，該處是機(jī)架強(qiáng)
度最薄弱之處。姜世平
[ 4 ]
等對1500mm 冷連軋機(jī)組軋機(jī)機(jī)架進(jìn)行受力分析，應(yīng)用ansys
軟件分析計(jì)算了單機(jī)架的應(yīng)力場、位移場。計(jì)算結(jié)果表明:最大應(yīng)力位于機(jī)架底部與地
面連接部位，適當(dāng)增加該部位的過渡圓角，可有效降低應(yīng)力值。王俊領(lǐng)
[ 5 ]
應(yīng)用saps 程
序?qū)?200min 軋機(jī)機(jī)架進(jìn)行了三維有限元分析，對螺母孔處的圓角半徑及位置進(jìn)行了7
種方案的計(jì)算分析，得出的結(jié)論:機(jī)架的危險點(diǎn)是壓下螺母孔過渡圓角與機(jī)架對稱平面
相交的點(diǎn)。南方冶金學(xué)院的王幼華
[ 6 ]
等采用super 一sap91 軟件系統(tǒng)對小型軋機(jī)閉式機(jī)
架進(jìn)行了整機(jī)的三維有限元強(qiáng)度和剛度分析，得出小型閉式機(jī)架的最大應(yīng)力區(qū)發(fā)生在上
橫梁壓下螺母孔座周圍的結(jié)論。采用有限元方法及光彈實(shí)驗(yàn)方法對四輥液壓軋機(jī)機(jī)架的
強(qiáng)度及剛度進(jìn)行了分析，得出結(jié)論為:有限元計(jì)算和光彈性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相當(dāng)接近，而采
用有限元分析，在應(yīng)力集中部位求解的應(yīng)力值更準(zhǔn)確。對粗軋機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元
應(yīng)力與變形的分析。劉曉星、李平通過建立板帶軋機(jī)座垂直振動的力學(xué)模型，提出了振
動模態(tài)，對板形、板厚影響的指標(biāo)，并以4200 厚板軋機(jī)為例，從動力學(xué)觀點(diǎn)分析了板
形、板厚波動的因素以及改進(jìn)方法。于輝等根據(jù)某初軋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，利用大型有
限元軟件ansys，建立了結(jié)構(gòu)分析模型，得出了該軋機(jī)機(jī)架容易激發(fā)的固有頻率與振型，
以及承受最大軋制力時的變形程度。分析出機(jī)架結(jié)構(gòu)振動大小的分布，確定了該機(jī)架的
危險截面位置。艾厚莊等針對1700 四輥帶鋼軋機(jī)振動問題，利用大型有限元軟件ansys，
建立機(jī)架的結(jié)構(gòu)分析模型，得出該軋機(jī)機(jī)架容易激發(fā)的固有頻率和振型;并利用結(jié)構(gòu)力
學(xué)理論對典型模態(tài)進(jìn)行了驗(yàn)證。為軋機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)及抑制軋機(jī)振動提供了依據(jù)。瞿志豪等
針對我國某鋼廠1420 冷連軋出現(xiàn)的顫振現(xiàn)象，從實(shí)測入手分析了它的振源和顫振頻率，
又用有限元分析方法驗(yàn)證了機(jī)座發(fā)生顫振的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。范小彬等介紹了近二十年來帶鋼
熱軋機(jī)和冷軋機(jī)機(jī)座振動的基本特征、研究手段和解決辦法，為解決當(dāng)前國內(nèi)軋機(jī)振動
問題提供一些借鑒，提出了今后軋機(jī)振動的研究方向和重點(diǎn)。
（二）、有限元法及ansys 軟件
有限元法的基本思想是“先分后合”，即將連續(xù)體或結(jié)構(gòu)先人為地分割成許多單元并
認(rèn)為單元與單元之間只通過節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)，力也只通過節(jié)點(diǎn)作用。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)分片近
似的思想，假定單元位移函數(shù)，利用力學(xué)原理推導(dǎo)建立每個單元的平衡方程組，再將所
有單元的方程組，組織集成表示整個結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的代數(shù)方程組，并引入邊界條件求解。
ansys 作為專業(yè)的cae 軟件，具有強(qiáng)大的求解器和前處理及后處理功能。它包兩個后處
理器和幾個輔助求解器等
[ 7 ]
。ansys 前處理器用于生成有限元模型，指定隨后求解中需
要的選擇項(xiàng);ansys 求解器用于施加載荷及邊界條件，然后完成求解運(yùn)算;ansys 后處理
器用于獲取并檢查求解結(jié)果，以對模型做出評價。ansys 在智能網(wǎng)格化分器上，具有卓
越的特點(diǎn)。它具有較強(qiáng)的非線性求解能力，且非線性的收斂控制具有智能性;它含有參
數(shù)化設(shè)計(jì)語言。數(shù)據(jù)庫兼容的特點(diǎn)使其非常適合進(jìn)行高級的優(yōu)化分析。ansys 軟件具有
很強(qiáng)的硬件平臺適應(yīng)性，它可以在從pc 機(jī)到巨型機(jī)的所有硬件平臺上運(yùn)行。ansys 有限
元程序不僅能夠分析已有的結(jié)構(gòu)在各種工況下的工作狀況，而且還可以進(jìn)行特定條件下
的合理性設(shè)計(jì)。用它可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、模態(tài)分析、熱分析、熱一結(jié)構(gòu)禍合分析、磁場
分析以及優(yōu)化分析。此外，軟件共享資源，使用戶在cae 過程中避免重復(fù)建模
[ 8 ]
。
（三）、有限元研究軋機(jī)機(jī)架的優(yōu)勢
機(jī)架的傳統(tǒng)研究方法，一般都采用材料力學(xué)方法
[ 9 ]
。國外許多國家多使用凱勒爾提
出的靜不定剛架計(jì)算方法(1955 年)或斯通方法(1936 年)
[1 0 ]
或是這些方法的擴(kuò)展。但前
蘇聯(lián)、東歐各國以及我國前一時期，多采用采利柯夫的計(jì)算方法。傳統(tǒng)的研究方法是以
材料力學(xué)和光測彈性力學(xué)為主，即應(yīng)用材料力學(xué)以強(qiáng)度理論為依據(jù)來設(shè)計(jì)，這樣，只能
求出某些局部應(yīng)力值，為保證其可靠性，安全系數(shù)往往取得很大，一般使其靜強(qiáng)度安全
系數(shù)不小于10～15，造成機(jī)架結(jié)構(gòu)尺寸過大。即便如此實(shí)踐證明機(jī)架工作時仍有斷裂發(fā)
生，這說明該研究方法不能保證機(jī)架充分可靠地工作。究其原因，是因?yàn)闆]有增加針對
關(guān)鍵部位的安全系數(shù)，造成了既浪費(fèi)材料，又不能保證機(jī)架的強(qiáng)度。實(shí)際測得的應(yīng)力值
表明，造成機(jī)架意外破壞的原因主要是應(yīng)力集中、疲勞破壞及蠕變等,且破壞多發(fā)生在
壓下螺母和機(jī)架窗口轉(zhuǎn)角處等部位。采用材料力學(xué)的方法不能得到應(yīng)力集中部位的應(yīng)
力。光彈性力學(xué)雖可求出機(jī)架的應(yīng)力分布，但其成本高且精度較差。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)
的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用，有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)
計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，逐步應(yīng)用到機(jī)架設(shè)計(jì)中。有限元法是以計(jì)算機(jī)為工具的一種現(xiàn)代數(shù)
值計(jì)算方法，能用于工程設(shè)計(jì)中復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動力學(xué)分析，并能精確計(jì)算形狀復(fù)雜
零件的應(yīng)力分布和變形，成為復(fù)雜零件強(qiáng)度和剛度計(jì)算的有力分析工具。對大中型機(jī)架
采用彈性力學(xué)有限元法進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析計(jì)算，可以準(zhǔn)確地求出整個機(jī)架的應(yīng)力場和
變形場，也可以反映出機(jī)架局部應(yīng)力與應(yīng)變，找出機(jī)架的最薄弱部位，提高了計(jì)算的準(zhǔn)
確性，是比較理想和精確的計(jì)算方法。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來凡是重要的和
結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型構(gòu)件大都采用有限單元法進(jìn)行計(jì)算。
參考文獻(xiàn)
[1] 黃世琦，曹震，祖正華.2450 鋼板軋機(jī)機(jī)架的三維有限元及整機(jī)光彈性分析 重型機(jī)
械，1987，(10):41 一49
[2] 余欽義.冷連軋機(jī)架的三維有限元分析 重型機(jī)械，1985，(6):1 一91
[3] 李友榮，劉安中．1000mm 初軋機(jī)機(jī)架的三維有限元分析[j]．武漢鋼鐵學(xué)院學(xué)報，
1992，9(3)
[4] 姜世平，許崇勇，朱劍非．1500mm 冷軋機(jī)組機(jī)架有限元分析計(jì)算[j]．重型機(jī)械，
2015(1)
[5] 王俊領(lǐng).42o0mm 軋機(jī)機(jī)架的三維有限元分析 重型機(jī)械，1996，(5)35 一39
[6] 王幼華，鐘國慶，傅先玉.小型軋機(jī)閉式機(jī)架的三維有限元分析 南方冶金學(xué)院學(xué)報，
1996，17(l):30 一36
[7] liu c et a1．finite-dement modelling of deformation and spread in slab
rolling int．j．mech．sei．，1985；27：531-541
[8](美)sacd moaveni 著.有限元分析:ansys 理論與應(yīng)用[m]電子工業(yè)出版社2003
[9] 黃華清.軋鋼機(jī)械冶金工業(yè)出版社 1980 年12 月第一版
[10]冶金工業(yè)部有色金屬加工設(shè)計(jì)研究院.板帶車間機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)(上)[m].冶金工業(yè)出
版社1983.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
畢業(yè)設(shè)計(jì)是全面運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，對實(shí)際問題進(jìn)行設(shè)計(jì)的
綜合性訓(xùn)練。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是基于ansys 的軋機(jī)機(jī)架有限元分析，通過有限元分析
軟件ansys 對機(jī)架進(jìn)行有限元分析，找出軋機(jī)機(jī)架應(yīng)力較為集中、變形和分布不均勻部
位的力學(xué)參數(shù)，并用現(xiàn)場實(shí)測值對其修正，得到軋機(jī)機(jī)架的力學(xué)性能理論結(jié)果，為現(xiàn)場
工藝的制定和設(shè)備的安全生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。此外該模擬計(jì)算結(jié)果對驗(yàn)證現(xiàn)場軋機(jī)機(jī)
架應(yīng)力、應(yīng)變測試結(jié)果; 推斷未測或難測部位的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài);找出機(jī)架的薄弱環(huán)節(jié)等
方面具有重要的理論指導(dǎo)和實(shí)踐意義。另外軋鋼機(jī)機(jī)架是軋鋼機(jī)的重要部件,其上安裝有
軋輥、軋輥軸承座、軋輥調(diào)整裝置等,不僅要承受很大地軋制力,而且咬鋼和脫鋼時要承
受嚴(yán)重地沖擊振動。因此,機(jī)架不僅要有足夠的剛度和強(qiáng)度,還要對其動力學(xué)特性進(jìn)行分
析,掌握其振動特性,保證其穩(wěn)定性,避免工作時引起共振。擬采用的研究手段是有限元分
析，即ansys 軟件。因?yàn)橛邢拊ㄊ且杂?jì)算機(jī)為工具的一種現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算方法，能用于
工程設(shè)計(jì)中復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動力學(xué)分析，并能精確計(jì)算形狀復(fù)雜零件的應(yīng)力分布和變
形，成為復(fù)雜零件強(qiáng)度和剛度計(jì)算的有力分析工具。對大中型機(jī)架采用彈性力學(xué)有限元
法進(jìn)行強(qiáng)度和剛度分析計(jì)算，可以準(zhǔn)確地求出整個機(jī)架的應(yīng)力場和變形場，也可以反映
出機(jī)架局部應(yīng)力與應(yīng)變，找出機(jī)架的最薄弱部位，提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性，是比較理想和
精確的計(jì)算方法。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以進(jìn)行查閱文獻(xiàn)，收集資料，調(diào)查研究，綜合分
析，編寫說明等多方面的訓(xùn)練，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)只是解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新精神，增
強(qiáng)工程觀念，以更好地適應(yīng)工作的需要。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在學(xué)院（系）審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
軋機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告 [篇3]
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告
等造成局部發(fā)熱引起熱沖擊等，都易使軋輥失效。任何一種失效形式都會直接導(dǎo)致軋輥使用壽命縮短。因此有必要結(jié)合軋輥的失效形式，探究其產(chǎn)生的原因，找出延長軋輥使用壽命的有效途徑[10]。
3 有限元分析的概念及特點(diǎn)
有限元分析是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的(較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。這個解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。
有限元是那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元。有限元的概念早在幾個世紀(jì)前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用，例如用多邊形（有限個直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，并由于其方便性、實(shí)用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計(jì)算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實(shí)用高效的數(shù)值分析方法。
有限元方法與其他求解邊值問題近似方法的根本區(qū)別在于它的近似性僅限于相對小的子域中。20世紀(jì)60年代初首次提出結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地將其描繪為：“有限元法=Rayleigh Ritz法+分片函數(shù)”，即有限元法是
Rayleigh Ritz法的一種局部化情況。不同于求解（往往是困難的）滿足整個定義域邊界條件的允許函數(shù)的Rayleigh Ritz法，有限元法將函數(shù)定義在簡單幾何形狀（如二維問題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數(shù)），且不考慮整個定義域的復(fù)雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一[11]。
目前，根據(jù)金屬材料本構(gòu)方程的不同，可將有限元模擬方法分為以下兩類[12]。 ①彈塑性有限元法
彈塑性有限元法考慮了包括彈性變形的金屬變形全過程。以Prandlt-Mises本構(gòu)方程為基礎(chǔ)。在分析金屬成型問題時，不僅能按變形路徑得到塑性區(qū)的發(fā)展?fàn)顩r，工件中的應(yīng)力、應(yīng)變分布規(guī)律和幾何形狀的變化，而且還能有效地處理卸載問題，計(jì)算殘
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報 告
【軋機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告】相關(guān)文章：