基于工程分析的液压机工作台轻量化设计研究

摘要

液压机是重要的压力加工机械，自其产生获得较大发展和广泛应用，其设计理论和方法也在不断的发展中。现代的机械设计方法特别是将CAD/CAE技术应用于液压机的设计与分析优化，可显著提高液压机的设计效率，得到更为合理的设计方案，减轻液压机的体积与质量，降低成本，增加效益。 本文在介绍液压机的工作原理、结构特点、设计方法、有限元的理论和方法、国内外液压机有限元分析研究和应用现状的基础上，通过三维CAD应用软件UG建立了液压机的实体模型，并且通过有限元分析软件ANSYS对液压机工作台进行了分析，得到静态载荷下液压机工作台的应力和位移分布规律，获得了其静态力学特性，检验其刚度和强度。根据有限元分析结果，逐步减小液压机工作台的工作板尺寸，得到在满足工作强度和刚度下的最优尺寸，实现了液压机工作台的结构改进和优化，达到了液压机工作台轻量化的目的。 将机械CAD/CAE技术与液压机的设计与分析优化结合，促进了机械CAD/CAE技术在液压机开发中的更进一步应用，研究方法与成果对于液压机的设计开发具有一定的指导意义和参考价值。

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致谢

第一章绪论

1.1项目背景

1.1.1液压机的工作原理

1.1.2液压机设计理论的发展

1.1.3液压机的分类和特点

1.1.4国内外液压机技术发展状况

1.1.5 CAD/CAE技术在液压机中的应用

1.2项目来源

1.3课题研究的主要内容

第二章有限元方法的基本理论

2.1有限元法的基本理论

2.1.1有限元法的提出和应用

2.1.2有限元法的计算思路

2.1.3有限单元法的解题步骤

2.2弹性力学基本方程

2.2.1基本假定

2.2.2几何方程和位移边界条件

2.3有限元分析软件概述

2.3.1有限元软件简介

2.3.2有限元软件的发展

2.3.3有限元软件的特点

第三章液压机工作台的理论设计与建模

3.1 YH27系列单动液压机简介

3.2液压机工作平台的理论设计

3.2.1液压机工作平台的结构与载荷分析

3.2.2液压工作平台的理论估算

3.3液压机工作平台的三维模型建立

3.3.1三维建模软件简介

3.3.2液压机工作台的建模

第四章液压工作台的有限元分析与优化

4.1有限元分析模型的假设与简化

4.2液压机工作台有限元模型的建立

4.3有限元网格划分与局部细化

4.3.1液压机工作台的单元与材料特性

4.3.2液压机工作台的网格划分与局部细化

4.4液压机工作台的约束条件与载荷

4.5液压机工作台的有限元计算与结果分析

4.6液压机工作台结构优化设计

4.7优化效果分析

第五章实验验证方案设计

5.1电阻式应变片原理

5.2应变片的结构与材料

5.3应变片的选择原则

5.3.1应变片敏感栅材料的选择

5.3.2应变片基底材料的选择

5.3.3应变片栅长与灵敏系数的选择

5.4应变片的布片与组桥原则

5.5实验验证方案

5.5.1应变片的选择

5.5.2应变片的布片方式

5.5.3施加工作台载荷

5.5.4布片的桥接方式

5.5.5应变数据测量系统及测量信号处理

第六章总结与展望

6.1工作总结

6.2研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文