2500吨多工位压力机可靠性及精度分析

论文摘要

近年来,汽车工业高速发展,对冲压设备提出了更高的要求。但是重型数控压力机技术被国外少数压力机制造商所垄断,技术空白使得我国汽车生产厂家使用的多工位压力机全部依赖进口。为了摆脱国外技术垄断的束缚,适应市场发展新要求,更为了振兴民族工业,完全有必要研发具有自主知识产权的大型多工位系列压力机。对TL4S—2500—MB数控多工位压力机的主体结构进行了三维建模和有限元分析,对该压力机关键零部件的结构可靠性以及主传动机构的精度进行了分析和研究。介绍了多工位压力机的主体结构,建立了主体结构的三维模型,并对主体结构进行了均载和偏载的力学分析,得到偏载时机身最大应力为66.396 MPa,总变形量0.61306 mm,连杆滑块体偏载时最大应力为122.39 MPa,总变形量1.323 mm,偏载时滑块倾斜量0.2805 mm。分析结果表明,机身、连杆、滑块等主要部件的强度、刚度和抗偏载能力满足要求。将有限元与结构可靠性结合起来,对部分受力较大的零部件进行了结构可靠性分析,得到拉紧螺栓及销轴在额定工作环境下的可靠度分别为87.4%和89.4%,并分析了输入参数的不确定性对它们各自可靠度的影响。以ADAMS运动仿真软件为平台,对主传动机构的精度进行了分析,并根据分析结果提出了相应的解决措施。分析主要包括杆件尺寸误差和运动副间隙两方面。结果表明,单个杆件尺寸误差与滑块下死点的位置误差成线性关系,其中曲柄长度影响最大,影响系数为0.021,滑块下死点的位置误差随运动副间隙的增大而增大。与理想机构相比,有运动副间隙的机构在运动过程中会出现运动不平稳的现象。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 多工位压力机的发展概况和趋势
• 1.2.1 多工位压力机的发展概况
• 1.2.2 多工位压力机在国内外的应用
• 1.2.3 多工位压力机的发展趋势
• 1.3 结构可靠性的研究现状
• 1.4 机构精度分析的研究现状
• 1.5 课题来源及研究意义
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 研究意义
• 1.6 主要研究内容
• 第2章 多工位压力机主体结构强度、刚度及抗偏载能力分析
• 2.1 有限元分析软件ANSYS WORKBENCH 简介
• 2.2 2500 吨多工位压力机主要参数及主体结构简介
• 2.2.1 TL4S—2500—MB 数控多工位压力机的主要参数
• 2.2.2 机身
• 2.2.3 主传动
• 2.2.4 滑块
• 2.2.5 移动工作台
• 2.3 多工位压力机主体结构抗偏载理论分析
• 2.3.1 偏心载荷的影响
• 2.3.2 滑块允许偏载荷的确定
• 2.4 主体结构有限元模型建立
• 2.4.1 建模方法的选取
• 2.4.2 单元类型的选取及接触对的设置
• 2.4.3 网格的划分
• 2.4.4 边界条件的施加
• 2.5 计算结果分析
• 2.5.1 机身均载与偏载的应力和变形比较
• 2.5.2 连杆滑块均载与偏载的应力和变形比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 压力机关键零部件结构可靠性分析
• 3.1 结构可靠性理论的基本概念
• 3.1.1 随机变量
• 3.1.2 结构可靠性的定义和失效概率
• 3.1.3 结构可靠性指标
• 3.1.4 灵敏性
• 3.1.5 结构可靠性分析流程
• 3.2 有限元法与结构可靠性分析
• 3.2.1 有限元法在可靠性分析中的应用
• 3.2.2 随机变量及其分布规律
• 3.2.3 基于ANSYS 结构可靠性分析的方法和基本过程
• 3.3 多工位压力机关键零部件的可靠性设计
• 3.3.1 拉紧螺栓螺母的可靠性设计
• 3.3.2 销轴可靠性设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 多工位压力机滑块精度分析
• 4.1 机构精度分析概述
• 4.1.1 机构精度与机构误差
• 4.1.2 机构误差的主要来源
• 4.1.3 机构精度的主要分析方法
• 4.1.4 机构精度的评定指标
• 4.2 主传动六杆机构几何尺寸误差分析
• 4.2.1 理论推导
• 4.2.2 模型的建立及仿真结果
• 4.2.3 杆长误差及相位偏差的应对措施
• 4.2.4 滑块与连杆结点偏差对滑块精度的影响及应对措施
• 4.3 主传动六杆机构运动副间隙误差分析
• 4.3.1 ADAMS 软件中间隙接触的定义
• 4.3.2 机构模型的建立及分析结果
• 4.3.3 影响运动副间隙的因素及应对措施
• 4.4 其他因素对滑块精度的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介