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提高轧管机主机头运动稳定性对改善钢管的轧制质量有着较大的影响。本文通过对LD-15型轧管机的工作机架进行运动学分析，推导出主机头的运动加速度的解析表达式。以此为基础建立数学模型，对与轧管机主机头运动稳定性密切相关的曲柄半径、连杆长度和分别做了优化设计，并对优化结果做了分析，主机头运动稳定性有明显的提高。本文推导的数学模型为提高轧管机稳定性进行优化设计提供了数学基础，方法可行。