轮胎模具底座性能分析与有限元模拟

发布时间：2025-05-20 03:47

　　轮胎大量应用在经济生活的各个领域,轮胎模具是轮胎硫化生产线上的硫化成型装备,模具的质量和精度对轮胎的外观、质量、使用寿命及行驶的安全性和舒适性等都有着非常重要的决定作用。本文主要以轮胎模具的底座为研究对象,主要研究底座在实际工况下的力学性能、疲劳寿命、拓扑优化、传热分析、磨损分析和底座与硫化机下热板的快速连接装置,对生产操作有一定的指导作用,主要从以下几个方面介绍:(1)力学分析:根据轮胎模具各部分之间的装配关系以及硫化机对轮胎模具的施加力的形式,在所建力学模型基础上分析底座在轮胎硫化过程中的实际受力形式,通过计算得出底座不同部分的受力大小。(2)疲劳寿命分析:应用模拟软件Abaqus对底座三维模型进行静力学分析,得到底座应力和位移模拟结果,将得到的模拟结果导入到疲劳寿命模拟软件Fe-safe中,在线性疲劳累计损伤理论的基础上设置材料的一系列参数进行模拟分析,得到底座在实际工况下的疲劳寿命次数。(3)拓扑优化分析:主要对轮胎模具底座进行拓扑优化,建立目标函数,提取优化变量,建立优化模型,得到优化结果。主要是对底座的形状结构进行了优化,基于分析结果对底座的应力、位移、疲劳寿命和传热效果进行...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
符号说明
1 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外轮胎模具的发展现状
    1.3 课题研究的现状
    1.4 课题研究的主要内容
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 研究内容
    1.5 本章小结
2 底座的设计及加工工艺
    2.1 轮胎模具简介
        2.1.1 轮胎模具的组成
        2.1.2 轮胎模具的分类
        2.1.3 轮胎模具的工作原理
    2.2 底座的设计
        2.2.1 底座的作用
        2.2.2 底座的结构设计
    2.3 底座连接孔设计
        2.3.1 底座与硫化机下热板连接孔设计
        2.3.2 底座与下侧板连接孔
    2.4 底座与底座滑板设计
        2.4.1 底座滑板的作用
        2.4.2 底座滑板的结构
        2.4.3 底座滑板的技术要求
        2.4.4 底座滑板的受力分析
        2.4.5 底座滑板的磨损分析
    2.5 底座与其他部件的干涉问题
    2.6 底座的技术要求及加工工艺
        2.6.1 底座的技术要求
        2.6.2 底座的加工工艺
    2.7 底座的清洗
    2.8 本章小结
3 底座有限元模拟
    3.1 软件简要介绍
        3.1.1 UG软件介绍
        3.1.2 ABAQUS软件介绍
    3.2 底座的受力分析
        3.2.1 底座的受力模型
        3.2.2 空间轴对称问题的基本理论
    3.3 有限元模拟分析
        3.3.1 三维模型的建立
        3.3.2 底座有限元模拟
    3.4 不同底座滑板形状对底座力学性能的影响
        3.4.1 矩形底座滑板对底座的影响
        3.4.2 扇形底座滑板对底座的影响
    3.5 下侧板连接形式对底座的影响从
        3.5.1 下侧板与底座为分体式结构
        3.5.2 下侧板与底座为整体式结构
    3.6 不同厚度及滑板形状底座的数值模拟分析
    3.7 不同材料底座的数值模拟分析
    3.8 不同弓形座个数对底座的影响
    3.9 半钢轮胎模具底座有限元分析
        3.9.1 底座有限元模拟分析
        3.9.2 底座滑板为矩形和扇形时有限元模拟
        3.9.3 不同底座材料和底座滑板形状有限元分析
    3.10 本章小结
4 底座的疲劳寿命及拓扑优化
    4.1 疲劳强度分析理论
        4.1.1 疲劳的基本概念
        4.1.2 疲劳寿命曲线
        4.1.3 疲劳累积损伤累积理论
    4.2 全钢轮胎模具底座疲劳寿命分析
        4.2.1 底座的疲劳寿命分析
        4.2.2 不同底座滑板形状和厚度的底座疲劳寿命分析
    4.3 半钢轮胎模具底座疲劳寿命分析
        4.3.1 底座疲劳寿命分析
        4.3.2 不同滑板形状和底座材料对底座疲劳寿命影响
    4.4 拓扑优化理论
        4.4.1 拓扑优化的基本概念
        4.4.2 拓扑优化方法
        4.4.3 基于变密度理论的SIMP法
        4.4.4 周期性拓扑优化的数学模型
    4.5 底座的拓扑优化
    4.6 优化前后底座的对比分析
        4.6.1 应力对比
        4.6.2 疲劳寿命对比
    4.7 本章小结
5 不同结构的半钢轮胎模具底座热力学分析
    5.1 半钢轮胎活络模具的导热控制方程
        5.1.1 传热的基本概念和原理
        5.1.2 导热微分方程
    5.2 不同底座结构半钢轮胎活络模具传热模拟分析
        5.2.1 半钢轮胎模具的建模与装配
        5.2.2 模具硫化初始条件和边界条件设置
        5.2.3 模具型腔内温度点的设置
        5.2.4 不同底座结构的轮胎模具温度云图
    5.3 优化底座结构的半钢轮胎活络模具传热模拟分析
        5.3.1 硫化初始条件的边界条件设置
        5.3.2 优化底座结构的轮胎模具温度云图
    5.4 不同底座滑板形状的传热模拟分析
    5.5 本章小结
6 底座快速装夹装置的研究
    6.1 传统底座的装夹
        6.1.1 传统的底座装夹方式
        6.1.2 螺栓连接的拧紧力分析
    6.2 液压缸型的快速装夹方式
        6.2.1 设计思想
        6.2.2 设计方案
    6.3 旋转式液压缸工作原理
    6.4 旋转式液压缸参数的确定
        6.4.1 二级缸的内径和壁厚
        6.4.2 活塞缸直径
        6.4.3 一级缸的内径和壁厚
    6.5 齿轮齿条式液压缸装夹
        6.5.1 齿轮齿条液压缸装参数计算
        6.5.2 齿轮齿条液压缸的工作原理
    6.6 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
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本文编号：4046798