液压机有限元结构设计系统的研究与应用.pdf

重庆大学
硕士学位论文
液压机有限元结构设计系统的研究与应用
姓名:赵万军
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:王炳乐
20070425
要摘液压机作为一种重要的锻压设备在机械制造行业中占有重要地位,其发展状况在一定程度上反映了一个。目前,随着有限元方法的推广使用,采用成熟的大型通用有限元分析软件进行液压机的结构设计已成为一种趋势。但是,目前的液压机有限元分析方法还主要集中在针对单一产品的设计上,缺乏系统性。本文以邢拊7治鋈砑F教ǎ訟镅晕9ぞ撸了一个附着在系囊貉够峁股杓迫砑低场8蒙杓葡低晨芍苯佑糜谄笠的产品设计,能够实现液压机结构设计的高效性、简捷性和准确性。具有工程实际应用价值。本文主要的研究内容和结论有:①结合液压机结构设计特点,提出了三维十节点等参单元挠邢元分析算法和子问题优化、梯度优化算法。为液压机结构有限元分析和优化设计系统的建立奠定了理论基础。韵低彻こ痰墓鄣阄V傅迹圆分J犊獾慕⑽VС牛隽艘貉够构有限元设计系统的基本框架构成。提出了可变模块化和参数化相结合的几何建模新方法,提高了有限元设计分析的灵活性和通用性。③从程序结构的角度出发,介绍了液压机结构有限元设计系统的菜单、参数输入、按怼后处理和优化设计、软件帮助系统各组成部分的功用、内容和基于的程序实现方法,并对上述各组成部分进行了软件封装,使之成为一个能在肪诚鹿ぷ鞯男⌒陀τ萌砑④以某型三梁四柱式单缸液压机上横梁为例阐述了有限元设计系统的具体建立过程和步骤。并应用该设计系统对该上横梁进行了有限元分析,得到了正载、蚱睾蛕向偏载下应力、变形分布规律;同对运用该设计系统对上横梁结构进行了优化设计,得到了最优化的设计结果,并以此结果对上横梁进行了结构重分析。以上结果与实际情况吻合较好,验证了开发的设计系统的可靠性和可行性。⑤针对目前三梁四柱式单缸液压机上横粱偏载施加不够准确的问题,推导了偏载情况下载荷分布的方程式,并将该方程式所代表的载荷分布规律融入到了有限元设计分析系统之中,实现了在杏贸绦虻姆椒ㄔ谀P蜕鲜┘悠兀真实地反映了载荷在上横梁受载环面上的分布情况,为液压机偏载情况的处理提供了一种新方法。关键词:液压机结构,有限元,杓葡低常杀淠?
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髀引言液压机技术发展历史、现状及发展趋势液压机是制品成型生产中应用最广泛的设备之一,在工业生产的各个行业中应用非常普遍,其发展状况在一定程度上反映了一个。液压机作为一种通用的无削成型加工设备,其工作原理是利用液体的压力传递能量来完成各种压力加工。与其它加工设备相比,液压机具有传力大、高柔性、传动平稳、能实现过载保护、易于实现自动化等特点,使其在加工过程中具有较长的使用寿命和高的工件成品率,成为重、大型产品的重要加工设备¨液压机有多种类型,但总体来讲,它主要由本体骰、操纵系统和液压系统三大部分组成。其中,液压机的本体部分在液压机的重量上占有较大的比重,且它是安装其它部件的基础,因此,液压机本体设计韵鲁埔貉够峁股杓的合理性,经济性对提高液压机的性能具有重要意义。传统的液压机结构设计主要是采用‘‘材料力学”的简化计算方法,将液压机各部分简化为简支梁,这种计算方法不能全面反映其应力、应变状态,无法确定应力集中的位置及大小,设计效果不甚理想啊D壳埃孀庞邢拊7椒ǖ耐乒闶褂茫捎贸墒斓拇笮屯ㄓ糜邢拊7治鋈砑进行液压机的结构设计已成为一种趋势,但是,目前的液压机有限元分析方法还主要集中在针对单一产品的设计上,缺乏系统性。同时,为提高液压机结构的合理性、经济性而采用的优化设计手段研究较少且不够完善。十六世纪初,随着西方工业革命的产生和发展,现代化的大工业逐步取代了工场手工业,具有悠久历史的锻造