触面要加工平整，以保证接触后机架的整体质量。上下机架接触面处各有两个定位孔，是安装定位销的，保证机架的安装对正。上下机架对正后，将拉杆分别安于图式的位置，然后在拉杆的下端插入键板，将拉杆上端大的螺母拧上，利用杠杆的原理，用千斤顶在拉杆上施以.倍的轧制力。这时拉杆伸长螺母又可旋转下降级，当螺母旋转不动时，将千斤顶移到另个拉杆处，将另拉杆安好。由于拉杆的巨大的压力作用，上下机架结合面紧密的接触，而形成闭式的轧机。.机架强度的校核校核中的公式选用机械轧钢设备书中弯矩计算图合成弯矩图.弯矩图根据轧辊的尺寸，得轧辊的重量轧制力.取上横梁通常用螺钉紧固在立柱上，当机架上有轧制力时，连接螺栓紧承受拉力，故机架应为静定刚性，但下横梁在轧制力作用下产生弯曲时，立柱将跟素随着向内变形，上横梁般均由立柱外侧锁紧，故它不影响立柱内倾斜，而上轧辊轴承座则可能阻碍立柱互相靠近，机架在上轧辊轴承座出现静不定力，因而还是静不定，由下面的条件确定.式中机架主柱和轴承座的侧向的间隙作用力在方向上产生的变形静不定力在方向上产生的变形若用表示单位力作用在点，在方向上产生的位移，则将带入上式得和，用材料力学求得式中，下横梁，立柱断面的惯性距.将求的变位带入以上的公式确定.则.根据各部分的弯曲应力和应力值下横梁中点弯曲应力最大，其值为...下横梁上最大的弯曲应力.立柱上的弯曲力矩与下横梁连接处为最大，其值为.上式中为当时.为立柱断面惯量模数和面积。立柱上的最大的应力为上横梁上由螺栓引起反力，按简支梁计算。上横梁的最大弯曲力矩也位点为.机架钢板机械性能应达到式中为安全系数取则即机械性能满足要求机架强度合格孔型的设计将钢锭或钢坯在轧辊在轧辊孔型中经若干次轧制变形，以获得所须的短面的形状尺寸和性能的产品，为此而进行的设计和计算称之为孔型设计。孔型设计的内容是断面孔型设计，根据原料和成品的断面形状和形状和尺寸及对产品性能的要求确定变形方式，确定变形方式道次和各道次变形量以及在变形的过程中所采用的孔型形状和尺寸。选择孔型系统是孔型设计的重要的内容。本设计采用传统和经验的孔型系统。保证了孔型系统选择的正确性。参考孔型设计由于篇幅所限，只将必要的数值和最终的结果列出孔型结构的确定。图分别为轧机第道次到第四道次的孔型变化。图.第道次图.第道次图.第道次图.第道次表.孔型参数道次.机架的优化设计.优化分析长期以来，四辊轧机机架结构参数设计广泛采用经验类比法，初步确定结构参数，然后再进行强度刚度验算，必要时再进行适当修改，由于设计变量之间相互关联影响因素很多，传统设计方法难以将其综合在起加以分析判断，设计出的参赛不尽合理。大型轧机机架是轧机工作机座中重要的最贵重的零件，它的断裂破坏会造成重大损失。因此，设计时往往选择较大的安全系数以保证机架强度，因此导致机架结构参数确定的合理与否，不仅影响产品的厚度精度，而且也影响其使用寿命和设备投资，甚至给轧机的制造装配运输安装维修等方面带来系列的困难。应用电子计算机对轧机机架进行优化设计，就是应用已有的优化程序本文采用序列无约束级小化方法法，并根据设计要求所提出的各项技术经济指标，建立起适合本优化程序的目标函数，使之在满足结构强度刚度等约束条件下，获得轧机的饿合理结构参数与最佳工作性能。本文结合四辊轧机机架结构参数的设计对轧机机架的设计作些探讨。.轧机机架结构参数优化设计的数学模型工程中的优化问题大都是有约束条件的，故其数学模型可写为.满足于式中优化目标函数称为设计变量，它是个维向量，既以个向量为坐标轴组成的实空间。不等式约束，共有个等式约束，共有个。.设计变量四辊轧机机架断面形状角为复杂。在机架中有的尺寸参数不是独立的，它是随其它条件或尺寸的变化而变化而变化，如机架窗口尺寸，有的参数是基本参数它是根据设计指标来确定的，如上下横梁厚度高度，立柱的厚度与宽度，并把这些基本参数选定为优化设计的设计变量。为便于优化设计计算，通常忽略些结构工艺所需的凸台等的影响，并采用等效断面方法对机架图.进行简化，即用简单矩形断面代替复杂形状断面，其等效的条件是断面积和惯性矩分别相等，简化后的机架形状及设计变量如图.图.图.。图.机架对机架结构参数优化设计设定个独立设计变量构成个维空间。图.机架上横梁厚度上衡量高度立柱厚度立柱高度下横梁厚度下横梁高度机架窗口宽度机架窗口高度图.机架上下横梁及立柱厚度上衡量高度立柱厚度立柱高度图.机架上下横梁及立柱厚度上衡量高度立柱厚度立柱高度在设计计算时这些参数都是变化的，在目标函数达到最小时，同时可得到各设计变量的最佳值。.目标函数目标函数是评价设计方案好坏的标准，根据不同问题和要求提出不同的设计方案评价标准。若能把这个“标准”表示为设计变量的可计算函数，然后优化这个函数则可以取得最有优设计方案。般机架结构参数的优化目标可采用三种方案即以机架在垂直方向上弹性变形最小机架重量最轻以及机架在垂直方向上弹性变形和机架重量的加权和为最小做为目标函数。当优化目标函数达到最小值时，设计变量就是最优值.以机架在垂直方向上弹性变形最小作为目标函数这是从保证钢板可以得到较高的厚度精度为出发点，其形式为.式中上横梁受弯矩后产生的变形.上横梁受横切力所产生的变形.立柱受拉力后产生的伸长变形.下横梁受弯矩后产生的变形.下横梁受横切力所产生的变形.式中.当时分别为上下横梁的计算宽度和立柱的计算高度。分别为上横梁立柱下横梁的断面惯性矩。分别为上横梁立柱下横梁的断面积。机架上所承受的总轧制力。材料的弹性模量材料的剪切模量以机架重量最轻为目标函数这是以减轻设备重量，从而减少设备投资为出发点，其形式为.式中机架窗口宽度机架窗口高度材料的比重机架结构所需要的附加重量，它们不随设计变量变化而改变，可以不计入目标函数之中。机架变形以机架变形和机架重量的加权和最小为目标函数，在重量定的条件下获得较小的机架变形.式中为加权系数，可由和的数量级大小关系及其目标在优化设计中的重要程度等因素确定。.约束条件设计过程中为了得到可行的设计方案，必须根据实际的要求对设计变量的取值常常给予种种限制，或些附加设计条件，称为设计约束。其中包括性能约束和边界约束。性能约束性能约束它是由种设计性能或指导出的种约束条件满足机架强度条件在机架上的选择若干个危险断面，并分别规定其许用应力值，其约束条件式为式中分别为各断面上的许用应力值。满足机架的刚度条件式中为机架允许的总变形。边界约束边界约束又称区域约束，即对设计变量的取值范围最大允许值和最小允许值加以限制。式中分别为允许的最大最小设计变量值，当不以为目标函数，其量限制条件应为除不等式约束条件外，还有等约束条件，或.计算结果及分析以四辊轧机机架为例，有关技术数据如下最大轧制力机架材质机架窗口尺寸机架在垂直方向上最大的弹性变形不超过.。设计变量方案中设计变量的数量及取法对设计量取值的影响见表表变量方案方案方案二方案三机架优化设计的设计变量机架重量.从表看出设计变量的数量取法尽管不同，机架优化后设计变量的取值，机架重量以及机架的总变形量几乎相同。由此可见，用个设计变量取代个设计变量进行优化设计计算是可行的，既能保证工程计算精度，又可以缩短计算机的运算时间。以机架变形最小为目标的优化计算从表中机架初步设计方案与方案和方案对比中可以看出，要减轻机架重量，必须缩小立柱的重量约占机架重量的左右，缩小立柱断面尺寸对降低机架重量效果显著。另外，立柱产生的弹性变形约占机架总变形的左右，由于立柱断面积减少而使弹性变形量增加，为减少机架总变形量，可通过适当增加上下横梁的高度来达到。根据优化设计结果还原被计算的机架尺寸如图。表优化对比机架结果初步设计的变量机架结构参数优化设计后的变量方案方案二机架重量.架各门机的变形量变形差重量差图.机架示意图.优化设计应用举例我们优化的目标是在机架体积定的情况下得到最大的机架刚度,即机架垂直方向的弹性变形为最小。即.根据几何形状可知式中,单片机架的体积。由材料力学得式可表示为.式.目标函数在域上有极值,用数值方法可解使,为最小。下面计算个例题,初始尺寸根据.式得见表。表设计变量与机架弹性变形有限元法初始方案式最优方案.有限元法最优方案.通过.式求得设计变量不同值时机架垂直方向弹性变形结果见图。.优化设计在实际中的应用应用前面计算方法对我公司为外国公司设计生产的四辊中板轧机的机架进行了有限元分析及优化设计。轧机机架原方案有限元分析模型见图.,原方案模型第四强度理论等效应力云图见图,原方案模型竖直水平方向的变形云图见图.。由于受结构的限制我们对轧机机架原方案进行了优化设计优化方案机架立柱两外侧各减薄,其它尺寸不变。优化方案机架厚度增加,机架立柱两外侧各减薄,其它尺寸不变。优化方案机架厚度增加,机架立柱两外侧各减薄,其它尺寸不变。计算结果见表。图.设计变量不同值时机架垂直方向弹性变形值图图.机架原方案有限元分析模型及网格载荷图图.原方案模型第四强度理论等效应力云图图.原方案模型竖直水平方向的变形云图表各种方案计算结果比较机架重量最大合成应力窗口水平变形窗口垂直变形立柱截面系数机架刚度系数原方案优化方案优化方案优化方案小结从上面的计算结果可以看出,原设计方案与各种优化方案相比较,机架的设计有很大的优化空间,并且能满足各项力学指标。本文研究的成果既是传统设计的发展,也是传统设计的革命。这将降低制造成本,提高产品的市场竞争力。.结

（其他） [定稿]线材轧机的设计说明书.doc

（图纸） CAD-齿轮座.dwg

（图纸） CAD-三棍轧机.dwg

（图纸） CAD-蜗杆.dwg

（图纸） CAD-轧棍.dwg

（图纸） CAD-总装配图.dwg