XP2G-315压装校正液压机结构优化设计

摘要

液压机是利用液体传动技术进行加工的重要压力加工设备。传统的设计方法存在设计周期长、结构冗余、成本高、缺乏对结果的验证等诸多弊端。面对日益激烈的市场竞争，企业迫切地需要了解液压机的静力学应力应变分布规律，并在此基础上对液压机的结构进行优化。有限元分析和结构优化等CAE技术的应用，对于缩短产品开发周期，提高产品质量，降低制造成本，增强企业竞争力具有重要意义。本文所采用的有限元分析技术是解决上述问题的理想方法。
　　 本文介绍了液压机的工作原理、结构特点、设计方法及适用范围、有限单元法和结构优化的理论和方法、国内外液压机传统设计及有限元分析研究和应用现状。以XP2G-315压装校正液压机为研究对象，提出了液压机部件静态有限元分析和结构优化的思路，针对机身侧板等重要部件进行静态有限元分析，得到了应力应变分布云图。根据有限元分析结果，对液压机机身进行结构改进和优化。
　　 本论文首先在确定了液压机初步设计方案后，采用传统理论方法对徐州三缘锻压设备股份有限公司生产的XP2G-315压装校正液压机机身进行了强度和刚度计算，然后采用Solid95实体单元建立机身的有限元模型并进行了计算，对机身的变形大小和应力分布进行分析，从而定量确定机身的薄弱环节，并分别将材料力学和有限元两种方法计算的机身变形及受力情况进行分析，得出两种计算结果基本一致的结论。
　　 通过机身各部分结构对机身应力和变形的影响分析，指出喉口处等危险截面应力应变的规律，根据分析结果和该截面优化，提出了基于静态结构性能计算的机身优化方案。
　　 本文关于液压机有限元分析以及结构优化的研究工作，其分析思路和方法有较大的通用性和工程实践价值，并在徐州三缘锻压设备股份有限公司的“XP2G-315压装校正液压机结构优化设计”项目中取得了显著的工程价值和经济效益。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 液压机国内外发展概况

1.2 液压机分类及其特征

1.2.1 液压机分类

1.2.2 液压机的特点

1.3 液压机设计内容

1.3.1 液压机工作原理及主要技术参数

1.3.2 液压机的设计内容

1.4 液压机开发及应用中存在的主要问题

1.5 本课题的主要研究内容及意义

1.6 本章小结

第二章 液压机设计与使用要求

2.1 液压机设计要求

2.2 液压机安装要求

2.3 液压机试车要求

2.4 本章小结

第三章 液压机结构设计

3.1 液压机的设计概述

3.1.1 载荷确定

3.1.2 机型确定

3.1.3 初步设计结果

3.2 液压机初步设计的分析

3.2.1 强度计算

3.2.2 刚度计算

3.3 本章小结

第四章 液压机有限元分析

4.1 有限元法概述

4.2 有限元法分析步骤

4.3 有限元分析程序ANSYS

4.3.1 ANSYS有限元分析程序

4.3.2 ANSYS的功能与特点

4.3.3 ANSYS程序的结构

4.4 液压机有限元分析问题描述

4.4.1 分析流程

4.4.2 问题描述

4.4.3 选取学科

4.5 力学模型的建立

4.5.1 创建几何模型

4.5.2 建立有限元模型

4.6 加载和求解

4.6.1 加载

4.6.2 求解

4.7 结果分析与讨论

4.7.1 结果后处理

4.7.2 有限元计算结果

4.7.3 理论计算与有限元分析结果比较

4.9 本章小结

第五章 液压机机身优化设计

5.1 基本概念

5.2 优化变量

5.2.1 设计变量的选取

5.2.2 状态变量

5.2.3 目标函数

5.2.4 设计空间

5.3 基本优化方法

5.4 优化步骤

5.4.1 生成分析文件

5.4.2 定义优化变量

5.4.3 设置并运行优化

5.5 本章小结

第六章 新设计液压机的性能及应用

6.1 用于实际生产及效益

6.2 进一步的拓展

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

附 件

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参与编写教材

附录：合作企业使用效果评价证明