1600kn单动液压机活动横梁结构分析及优化设计.doc

1600KN单动液压机活动横梁结构分析及优化设计（本科毕业论文设计）

摘    要

液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，而活动横梁是液压机的一个重要部件，因为活动横梁是液压机的主要执行构件，同时还起着支撑工作缸和承受工作压力的作用，因此，活动横梁的力学性能将将直接影响工件的加工质量。
传统的设计方法，设计计算过程很复杂，速度比较慢并且不容易推广。随着计算机技术的飞速发展，各种工程分析软件也得到了很大的发展。将工程结构分析软件应用于产品的开发、设计、分析与制造已成为近代工业提升竞争力的主要方法。
本文运用有限元分析软件ANSYS对1600KN液压机活动横梁进行计算，得到其应力与应变分布，然后在此基础上利用经验优化的方法对活动横梁的进行优化并得到优化后的结构。优化后结构可在满足活动横梁设计条件的基础上大大减少其重量，降低制造成本，提高产品的竞争力。

关键词：结构优化设计，液压机，有限元法，活动横梁

ABSTRACT

Hydraulic Press is one of the widest used equipment in product forming and the activities beam it is one of the key components of hydraulic press, because it is a main execute structure of the hydraulic press and also supporting hydraulic cylinder and bearing the working force, So it’s mechanical property will directly affect the quality of final processing.
In the traditional design method, the cause of design is very complex, will waste a lot of time and can’t extensive use. Along with the computer technology’s development, computer software technology has also gotten great development. Make the project structure analysis software used in production, design, analysis and manufacture of product has become one of the major methods to promote the competition.
The paper uses the Finite Analysis software ANSYS to calculate the activities beam of the 1600KN Hydraulic Press to get the stress and strain distribution, then use the experience optimization methods to make optimal design of the activities beam and obtain the final structure on the base of it. The Optimized activities beam can meet the designed conditions and also reduce its weight, lower manufacturing costs and improve the competitiveness of their products.

Keywords: structural optimization, hydraulic press, finite element method, activities beams

目  录

中文摘要 I
ABSTRACT II
1  绪论 1
1.1　课题的目的及研究现状 1
1.2　液压机的概述 2
1.2.1　液压机简介 2
1.2.2　液压机的发展现状和趋势 3
1.3 液压机活动横梁结构设计概述 4
1.3.1　液压机活动横梁结构设计方法 4
1.3.2　基于有限元的活动横梁的结构优化设计方法概述 5
1.4 本问研究的重点及意义 5
2  液压机活动横梁建模 6
2.1、模型建立方法 6
2.2、几何模型的简化与建立 6
2.2.1、整体外形实体 7
2.2.２、内部肋板 9
2.2.３、铸造沙孔 11
2.2.4、立柱孔和中心孔 12
2.2.５、肋板孔 14
2.2.６、燕尾槽 16
2.2.７、顶面突台 16
2.2.８、侧板孔 17
3  单元划分与载荷处理 18
3.1 单元的选择与材料的选取 18
3.2 单元划分 18
3.3 载荷处理 19
3.3.1、对心受压 19
3.3.2、偏心受压—Z向偏心 20
3.3.3、偏心受压—X向偏心 21
4  活动横梁有限元计算 22
4.1 活动横梁有限元计算结果的应力分析 22
4.1.1、工况一：对心受压： 22
4.1.2、工况二：Z方向偏心受压 24
4.3.3、工况三：X方向偏心受压 26
4.2 活动横梁有限元计算结果的位移应力分析 27
4.2.1、对心工况 28
4.2.2、Z向偏心工况 30
4.2.3、X向偏心工况 32
4.3 本章小结 33
5 活动横梁结构优化设计 35
5.1 结构优化方法选取 35
5.2 活动横梁结构优化设计 35
5.3 本章小结 53
6　总结 55
参考文献 57