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5000吨自由锻液压机本体设计与有限元分析

2020-12-08阅读(452)

5000吨自由锻液压机本体设计与有限元分析

论文摘要

锻造是机械制造业的基础工艺之一,自由锻压机是液压机用于锻造行业的锻压设备,主要用于锻件的自由锻造加工;近年来,国内外在电力、造船工业、重型机械制造业,航空航天工业和国防科技等行业中对大型自由锻件的需求日益增大,大锻件的质量和生产能力是衡量一个国家工业发展水平的重要标志之一;大型自由锻件通常在液压机上锻造。因此,常把大型自由锻造液压机的规格和装备水平作为一个国家大型装备制造能力及经济与国防实力的重要标志。论文基于液压机设计理论,参考已有大型锻造液压机结构和设计经验,提出了5000吨液压机三梁四柱式液压机结构本体设计方案。机身本体是大吨位自由锻液压机的重要结构,本文利用有限元分析软件ANSYS,通过合理的结构简化,建立了5000吨自由锻液压机机身主要大型承载组焊件的有限元模型。分别对该压机的上横梁,滑块,下横梁及承压台等大型组焊件建立了有限元模型并进行了强度和刚度的分析,得到各组焊件的应力分布和刚度状况,从而寻找出组焊件中存在强度和刚度富裕的构件,为该组焊件的优化设计和改进提供了数据支持。同时,为掌握该压机的实际性能,我们也将对该机实际使用情况进行持续跟踪,得出该压机的实际使用数值并对相关设计进行改进和分析。此外,在分析承压台时,我们采用了命令流方法建模和进行分析,在对新结构的设计分析中取得了优势。此种建模方法在液压机的有限元分析方法中的应用目前很少。本文的命令流方法建模思路对于如何合理建立液压机机身的有限元模型并进行分析具有重要的意义。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 致谢
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 研发背景和研发意义
  • 1.3 自由锻压机设计现状及发展趋势
  • 1.4 课题来源与研究内容
  • 第二章 液压机设计有限元法及其软件
  • 2.1 有限元法概述
  • 2.2 有限元软件的结构及分析流程
  • 2.3.1 结构的离散化
  • 2.3.2 选择单元的位移模式
  • 2.3.3 单元的力学特性分析
  • 2.3.4 建立整体结构的刚度方程
  • 2.3.5 求解修改后的整体结构刚度方程
  • 2.3.6 由单元的节点位移列阵计算单元应力
  • 2.4 有限元软件介绍
  • 2.4.1 有限元软件概述
  • 2.4.2 ANSYS软件简介
  • 2.5 有限元分析在液压机机身分析中的应用
  • 2.5.1 有限元分析的应用
  • 2.5.2 有限元软件的应用
  • 第三章 液压机机身结构及关键件设计
  • 3.1 液压机结构及基本参数介绍
  • 3.2 5000吨自由锻压机工艺特征
  • 3.3 5000吨自由锻压机本体的总体设计描述
  • 3.3.1 机身
  • 3.3.2 主油缸
  • 3.3.3 回程缸
  • 3.3.4 主行程限位
  • 3.3.5 移动滑台
  • 3.3.6 液压动力系统
  • 3.3.7 操纵面板
  • 3.3.8 充液油箱
  • 3.4 Visua1Baic软件在5000吨自由锻造液压机关键件材料力学计算法的应用
  • 3.4.1 单缸液压机上横梁强度刚度的理论计算
  • 3.4.2 三缸液压机上横梁强度刚度的理论计算
  • 3.4.3 VisualBaic软件介绍
  • 3.4.4 VisualBaic软件在液压机上横梁设计中的应用
  • 3.5 液压机本体结构关键件的设计
  • 3.5.1 5000吨自由锻液压机工作缸的结构设计
  • 3.5.2 5000吨自由锻液压机上横梁的结构设计
  • 3.5.3 5000吨自由锻液压机活动横梁的结构设计
  • 3.5.4 5000吨自由锻液压机下横梁的结构设计
  • 3.5.5 5000吨自由锻液压机立柱与承压台的结构设计
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 液压机机身结构有限元模型的建立和分析
  • 4.1 有限元建模方法
  • 4.2 5000吨自由锻造液压机关键部件有限元分析
  • 4.3 5000吨自由锻造液压机上横梁的有限元分析及优化
  • 4.3.1 上横梁实体模型
  • 4.3.2 网格划分
  • 4.3.3 边界条件和载荷
  • 4.3.4 分析结果
  • 4.3.5 5000吨自由锻造液压机上横梁的有限元优化分析
  • 4.4 5000吨自由锻造液压机滑块的有限元分析
  • 4.4.1 滑块实体模型
  • 4.4.2 网格划分
  • 4.4.3 边界条件和载荷
  • 4.4.4 分析结果
  • 4.5 5000吨自由锻造液压机下梁的有限元分析
  • 4.5.1 下梁实体模型
  • 4.5.2 网格划分
  • 4.5.3 边界条件和载荷
  • 4.5.4 分析结果
  • 第五章 5000吨自由锻液压机承压台有限元模型的建立和分析
  • 5.1 命令流的简要介绍
  • 5.2 命令流方法在5000吨自由锻液压机承压台的有限元分析的应用
  • 5.3 承压台的有限元分析结果
  • 5.3.1 承压台实体模型
  • 5.3.2 网格划分
  • 5.3.3 边界条件和载荷
  • 5.3.4 分析结果
  • 第六章结论与展望
  • 6.1 所做的工作
  • 6.2 总结
  • 6.3 工作展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表论文

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