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热轧过程中,轧机前侧导板主要用来对轧件进行对中,防止轧件进入轧机时发生偏离产生镰刀弯,减少对轧机设备的损坏,提高钢板产品质量,保障生产的顺利进行。热连轧自动化程度的提高和用户对热轧带钢产品的质量要求的提升,对热轧带钢生产工艺和设备提出更高的要求。同时,通过提高对中精度控制跑偏,减少带钢的运行故障,也是提高带钢产品质量,降低生产成本的有效途径。 本文研究对象的E1轧机入口曲柄连杆式侧导板可简化为二级四杆机构。第一级为曲柄摇块机构;第二级为两组偏置曲柄滑块机构。液压缸作为主动件,两组偏置曲柄滑块机构运动合成后实现既定的设计目标:上、下推杆上的推板随着液压缸的平面运动同时对中打开或合拢。因此,对上/下推杆机构杆件进行最优化设计,提高侧导板的对中精度是本课题的研究目标。 随着计算机普遍应用和国内外计算机软硬件技术的迅猛发展,解析法契合计算机工作性能,又可使设计周期大幅降低,且有着高的计算精度和计算效率;MATLAB软件具有十分强大的计算功能,且编程的语法规则简单,近似人的思维方法;MATLAB/Simulink或者Simmechanics的动态仿真功能和计算结果的可视化能提高机构设计和研究人员的工作效率,故本课题应用上述软件完成。 本课题的主要成果如下: 1)使用Matlab软件的矢量解析法分析传动机构的结构组成和运动性能,获得运动参数(位移、速度和加速度)与时间的关系线图。 2)根据传动装置机构的优化数学模型三要素特征,采用Matlab优化工具箱函数中的fmincon函数进行机构的优化设计,经多组优化参数的规律分析,获得最优化的设计变量参数组。 3)以参考设备为蓝本,用SimMechanics进行了两级平面机构合成运动的参数化建模。以优化设计结论数据作为初始参数的运动仿真验证了优化设计模型和优化方法的可行性。 本课题已在国内自主设计制造设备中成功运用。在设备基础和动力源液压缸输入均不变的前提下,侧导板对中精度从0.35mm提升至0.1mm。表明本文成果可直观检验设计参数的可行性和合理性,缩短设备设计周期,提高设计精度和设计成功率,降低研发和生产制造成本,真正做到有效的事前控制。