摘 要

回转支承的作用是充当两个物体间的枢纽部件，能够很好地承受综合负荷[1]。随着经济的快速发展，回转支承作为机械行业的重要结构，设计质量要求越来越严苛，使用需求量也日益增长，故如何安全快速的实现回转支承的翻转成为了行业内十分重视的问题。

本课题设计的回转支承翻身机，要求承载重量范围为0.5到7.3吨，可夹持外径范围在800到2500mm，高度范围在160到1500mm之间的回转支承，并实现其180°的平稳翻转。

本文介绍了翻身机的具体设计方案，主要由液压缸负责卡爪的夹紧，旋转液压缸提供翻转的动力。需要对液压缸进行计算选型，缸筒和活塞的强度校核，旋转液压缸的计算选型。

本课题根据翻身机的主要用途和设计要求来确定回转支承翻身机的整体方案和原理，然后利用CAD软件绘制翻身机的二维图，利用PROE软件对翻身机进行三维建模，初步的设计就此完成。接着利用ABAQUS软件对翻身机的性能进行有限元分析，根据得到的分析结果再加完善，最终完成回转支承翻身机的虚拟设计。

本文提出的方案分析了翻身机的翻转受力、翻转驱动参数以及卡爪夹紧结构参数，验证了本方案的可行性与实际价值。

关键词：回转支承 翻转装置 虚拟设计 三维建模

The design of slewing ring tipper

Abstract

The function of the slewing ring is to act as a pivotal component of two objects and to withstand the comprehensive load well. With the rapid development of the economy, slewing bearing is an important structure in the machinery industry, the design quality requirements are more and more stringent, and the demand for use is increasing. Therefore, how to realize the slewing bearing reversal safely and quickly has become a problem that is highly valued in the industry.

The slewing bearing turning machine designed in this subject requires a load weight range of 0.5 to 7.3 tons, and can clamp a slewing bearing with an outer diameter ranging from 800 to 2500 mm and a height ranging from 160 to 1500 mm, and achieve a smooth rotation of 180°.

This task introduces the specific design of the turning machine. The hydraulic cylinder is designed for clamping the claws, and the swing hydraulic cylinder is designed for giving flipping power. We should calculate parameter and select the model of hydraulic cylinder and swing hydraulic cylinder, then check the strength of cylinder and the piston.

According to the main purpose and design requirements of the turning machine, the whole scheme and principle of the slewing bearing turning machine are determined. Then the CAD software is used to draw the 2D drawing of the turning machine, and the PROE software is used to carry out 3D modeling of the turning machine. The preliminary design is carry out. Then do finite element analysis on the performance of the tipper by ABAQUS, and complete the analysis according to the obtained analysis results, and finally complete the virtual design of the slewing support turning machine.

The proposed scheme analyzes the turning force, turning drive parameters and jaw clamping structure parameters of the turning machine, and verifies the feasibility and practical value of the scheme.

KeyWords: Slewing ring; Tipper; 3D modeling; Virtual design

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2回转支承概述及应用 2

1.2.1回转支承概述 2

1.2.2回转支承的应用 4

1.3翻转机概述及发展现状 5

1.3.1翻转机概述 5

1.3.2翻转机国外发展现状 8

1.3.3翻转机国内发展现状 9

1.4课题研究内容 11

第二章 翻转机整体设计方案 13

2.1方案及原理 13

2.2夹紧液压缸的设计计算 13

2.3旋转液压缸的设计计算 16

2.4驱动齿轮的设计计算 17

2.5卡爪参数计算 22

第三章 回转支承翻身机的建模 24

3.1计算机辅助设计技术 24

3.1.1CAD技术概述 24

3.1.2CAD技术的发展 24

3.1.3CAD系统的构成 25

3.1.4CAD基本技术和常用软件 27

3.2PROE软件概述 28

3.2.1PROE软件简介 28

3.2.2PROE软件的特性 28

3.2.3PROE软件在本课题中的应用 29

3.3翻转机三维建模 30

第四章 有限元分析 33

4.1计算机辅助工程技术 33

4.2有限元分析 33

第五章 经济成本分析 36

总结与展望 37

参考文献 38

致谢 41

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

回转支承，是机械行业的重要零件之一，作用是充当两个物体之间的枢纽部件，因此又被称为“机器的关节”，能够很好地承受综合负荷[1]。由于其结构紧凑、安装方便、维修简单等优点，回转支承在机械、医疗、冶金、风电、船舶等多个领域都得到了广泛应用。

与此同时，回转支承结构中的密封圈的部分，能够阻止滚道内的润滑脂渗漏出来，也能阻止外界空气中的一些水蒸气、灰尘或各种不明物体进入，这样滚道内部就不会沾染不明物体而被腐蚀，能够较长时间保持清洁状态，也就能够维持较长时间的使用年限而不损坏[2]。目前国内一般使用的密封方式就是直接接触密封，也就是通过密封圈直接接触部件从而起到密封的效果，密封圈截面如图1-1所示[2]。同时因为密封圈安装的地方一般是回转支承内外滚圈之间的缝隙处，所以密封圈的安装过程是需要将回转支承进行翻转运动的[3]。

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