MC80型雙主機大梁沖機身結(jié)構有限元分析及優(yōu)化設計

本科生畢業(yè)設計 畢業(yè)設計題目 雙主機大梁沖機身結(jié)構 有限元分析及優(yōu)化 設計 學 生 姓 名 專 業(yè) 班 級 指 導 教 師 完 成 日 期 畢業(yè)設計（論文）前期工作材料 學 生姓名： 學號： 系 部： 專 業(yè)： 設計（論文）題目： 雙主機大梁沖機身結(jié)構 有限元分析 及優(yōu)化設計 指導老師： 材 料 目 錄 序號 名 稱 數(shù)量 備注 1 畢業(yè)設計（論文）選題、審題表 1 2 畢業(yè)設計（論文）任務書 1 3 畢業(yè)設計（論文）實習調(diào)研報告 1 4 畢業(yè)設計（論文）開題報告（含文獻綜述） 1 5 畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯（含原文） 1 6 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 1 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）選題、審題表 學 院 選 題 教 師 姓名 專 業(yè) 專業(yè)技術 職務 申報課題名稱 主機大梁沖機身 結(jié)構有限元分析及優(yōu)化設計 課題性質(zhì) 課題來源 A B C D 課題簡介 本課題來源于江蘇金方圓數(shù)控機床有限公司。 壓力機是該公司根據(jù)市場需求而開發(fā)研制的產(chǎn)品。 要求我們運用有限元分析技術對 壓力機進行結(jié)構分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機產(chǎn)品的性能，質(zhì)量和壽命，降低產(chǎn)品成本提供科學計算分析的依據(jù)，增強其產(chǎn)品在市場的競爭力。 本課題的目的在于鞏固和擴大學生在校期間所學的基礎知識和專業(yè)知識，訓練學生綜合運用所學知識分析和解決工程中的實際問題的能力；培養(yǎng)學生調(diào)查研究以及資料、信息獲取和分析的能力；培養(yǎng)學生在設計過程中使用計算機的能力；培養(yǎng)學生撰寫論文的能力；培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 通過本課題的研究，使學生能夠掌握有限元建模、邊界條件的確定、 載荷模擬及結(jié)構應力應變場的分析及優(yōu)化設計等現(xiàn)代設計方法。 設計（論文） 要 求 （包括應具備的條件） 技術要求： （ 1） 要求校核 主機大梁沖機身在承載條件下的剛度和強度； （ 2） 要求在保證壓力機強度和剛度的條件下對壓力機主要部件進行優(yōu)化設計； （ 3） 分析壓力機的模態(tài)，并對壓力機的工作狀況進行評估。 具備條件 ： (1) 機房提供學生完成課題所需計算機和有限元分析軟件 (2) 揚州大學圖書館提供學生所需資料。 課題預計 工作量大小 大 適中 小 課題預計 難易程度 難 一般 易 所在專業(yè)審定 意見： 負責人（簽名）： 年 月 日 院主管領導意見： 簽名： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）任務書 系 部： 專 業(yè)： 學生姓名： 學號： 畢業(yè)（論文）題目： 雙主機大梁沖機身 結(jié)構 有限元分析及優(yōu)化設計 起 迄 日 期： 設計（論文）地點： 指 導 老 師： 專 業(yè) 負 責 人： 發(fā)任務書日期： 畢業(yè)設計（論文）任務書 1、本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的： 本課題來源于江蘇金方圓數(shù)控機床有限公司。 壓力機是該公司根 據(jù)市場需求而開發(fā)研制的產(chǎn)品。要求我們運用有限元分析技術對 壓力機進行結(jié)構分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機產(chǎn)品的性能，質(zhì)量和壽命，降低產(chǎn)品成本提供科學計算分析的依據(jù)，增強其產(chǎn)品在市場的競爭力。 本課題的目的在于鞏固和擴大學生在校期間所學的基礎知識和專業(yè)知識，訓練學生綜合運用所學知識分析和解決工程中的實際問題的能力；培養(yǎng)學生調(diào)查研究以及資料、信息獲取和分析的能力；培養(yǎng)學生在設計過程中使用計算機的能力；培養(yǎng)學生撰寫論文的能力；培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 通過本課題的研究，使學生能夠掌握 有限元建模、邊界條件的確定、載荷模擬及結(jié)構應力應變場的分析及優(yōu)化設計等現(xiàn)代設計方法。 2、本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： 務內(nèi)容 要求運用有限元分析軟件 壓力機 進行有結(jié)構靜態(tài)分析、模態(tài)分析以及結(jié)構優(yōu)化設計。利用靜態(tài)有限元分析，校核液壓機機身部件的強度和剛度，并且根據(jù)分析的結(jié)果進行結(jié)構優(yōu)化設計以達到降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。模態(tài)分析可以求出機身振動的固有頻率以及相應的振型，分析各種振型對液壓機工作狀態(tài)的影響。這對于了解液壓機現(xiàn)有 結(jié)構的力學特性以及進而改善其結(jié)構有重要的意義，為液壓機的設計提供了理論和現(xiàn)實依據(jù)。主要任務內(nèi)容有： （ 1） 對 壓力機機身 進行三維實體建模 ； （ 2） 了解 壓力機 工作性質(zhì)和工作狀態(tài) ；對其進行工作載荷分析，確定邊界條件及加載方案； （ 3） 劃分網(wǎng)格，進行有限元結(jié)構靜態(tài)分析，求出機身的應力和應變分布規(guī)律， 評價載荷對壓力機工作性能的影響； （ 4） 對 機身 模型進行 自由 模態(tài)分析，求解 機身 固有頻率以及相應的振型等動態(tài)參數(shù)，分析其對工作狀況的影響。 （這項選做 ） ； （ 5） 根據(jù)分析結(jié)果，在應力集中危險區(qū)域采取措施改善應力狀況；在低應力區(qū)域，改變 相關尺寸變量，以達到減輕部件總體質(zhì)量的目的。重新進行有限元分析，檢驗改變尺寸后的剛度和強度。重復進行以上步驟，直到獲取最佳方案。 始條件及數(shù)據(jù) 該設備的主要參數(shù)如下 : 型 號 : 公 稱 壓 力 : 800 標準行程次數(shù) : 225程 100次 /分； 機身材料是 度 37800 ； 許用角變形 980 微??； 其他數(shù)據(jù)（材料等）見圖紙。 術要求 （ 4） 要求校核 壓力 機在承載條件下的剛度和強度。 （ 5） 要求在保證壓力機強度和剛度的條件下對壓力機主要部件進行優(yōu)化設計。 （ 3） 分析壓力機的模態(tài)，并對壓力機的工作狀況進行評估。 作要求 （ 1） 在深刻領會任務內(nèi)容及要求的基礎上，查找相關的文獻資料。（ 20 篇以上，除了教師已列出的文獻），通過查閱文獻資料認真研究原始材料，寫出開題報告； （ 2） 進行理論學習、上機操作、數(shù)據(jù)處理、分析總結(jié)、整理資料，完成與任務書要求相應的工作，并撰寫成畢業(yè)論文，獨立完成畢業(yè)設計的各項工作； （ 3） 畢業(yè)論文或設計說明書需符合規(guī)范化要求，即：由中外文題名、目錄、中外文 摘要、引言（前言）、正文、結(jié)論、謝辭、參考文獻和附錄組成，中文摘要在 400漢字左右，外文摘要在 250 個實詞左右，中文題名字數(shù)一般不超過 20個，設計說明書、論文或軟件說明書的總字數(shù)在 2萬漢字； （ 4） 完成英譯中資料一份； （ 5） 畢業(yè)設計必須按時按量在規(guī)定的地點認真完成。 畢業(yè)設計（論文）任務書 3、對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求（包括畢業(yè)設計論文、 圖表、實物樣品等）： （ 1） 完成實習調(diào)研報告一份； （ 2） 完成開題報告一份； （ 3） 完成按本任務書第二項內(nèi)容所述要求撰寫研究論文 一篇 ，篇幅不少于 2萬字；。 （ 4） 完成英譯中資料一份， 不少于 5000字符 。 4、主要參考文獻： 1 梁森 D:碩士學位論文 . 山東：山 東工業(yè)大學機械系， 2001. 2 雷小寶 D： 碩士學位論文 肥工業(yè)大學， 2007. 3 張祖芳 D:碩士學位論文 南大學， 2004. 4 周平 D:碩士學位論文 京理工大學， 2007. 5 江克斌 , 屠義強 , 邵飛 分析有限元原理及 現(xiàn) . 北京 : 國防工業(yè)出社 . 6 高耀東 , 郭嘉平 械工程應用 25 例 . 7 劉茜，董正身，基于 C 型液壓機機身有限元分析，機械設計與制造，2006， 10018 劉強，付文智，李明哲 塑性工程學報 0(5) 9 傅志方，華宏星 上海 :上海交通大學出版社 ,2000 10 張洪武有限元分析與 術基礎 M北京：清華大學出版社， 2004 11 傅永華有限元分析基礎 M武漢：武漢 大學出版社 ,2003 8 12 侯曉望 , 童水光 . 基于有限元分析的液壓機結(jié)構優(yōu)化 J. 浙江大學學報 , 2005, 4: 4613 尚曉江 , 邱峰 構有限元高級分析方法與范例應用，北京 :中國水利水電出版社 ,2008 14 王文玷，田保杰 科技論文寫作與發(fā)表 北京：國防工業(yè)出版社 . 15 尚曉江等 . 構有限元高級分析方法與范例應用 16 章爭榮，孫友松等，開式數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機機身結(jié)構及其對剛度的影響，鍛壓機械， 2001， 3 17 鐘志華，周彥偉 . 現(xiàn)代設計方法 工大學出版社 . 18 雷小燕 中國鐵道出版社 0 19 龔曙光 礎應用及范例解析 畢業(yè)設計（論文）任務書 5、本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃 起止日期 工 作 內(nèi) 容 第 1： 第 3： 第 5： 第 8： 第 12 13 周： 第 14： 收集閱讀與課題有關的中英文資料 15篇； 翻譯英文資料 ； 畢業(yè)實習，并完成實習報告； 調(diào)查研究、分析課題，提交開題報告； 有限元軟件（ 作練習； 對壓力機機身進行有限元建模研究； 結(jié)構分析，有限元計算，數(shù)據(jù)處理； 給出優(yōu)化方案及分析結(jié)果 。 撰寫畢業(yè)論文 。 對所做工作進行總結(jié)、分析、做 備畢業(yè)答辯 。 所在專業(yè)審核意見： 負責人： 年 月 日 學院意見： 院長： 年 月 日 實習調(diào)查報告 參觀揚力集團壓力機 今天下午我們來到揚州揚力集團參觀實習，主要是通過參觀聽講解來了解壓力機的基本原理構造。 江蘇揚力集團位于江蘇省揚州市邗江區(qū)霍橋鎮(zhèn) ，創(chuàng)建于 1954年，是一家長期致力于鍛壓機械與數(shù)控機床的研制、生產(chǎn)與銷售的企業(yè)集團，集團是以江蘇揚力鍛壓機床有限公司為母公司成立的，其控股子公司為：江蘇富力數(shù)控機床有限公司、江蘇國力鍛壓機床有限公司、江蘇揚力鑄鍛有限公司、江蘇揚力堅城鍛壓機床有限公司、江蘇揚力模具有限公司等 5 家中外合資、股份公司、全資公司。目前揚力集團已成為國內(nèi)生產(chǎn)壓力機數(shù)量最大、品種最多、規(guī)格最全的企業(yè)，中國鍛壓機床行業(yè)的龍頭企業(yè)，現(xiàn)價工業(yè)總產(chǎn)值和銷售量在全國鍛壓行業(yè)排名第一， 2008年實現(xiàn)產(chǎn)值 元。 機械壓力機是用曲柄連桿或肘桿機 構、凸輪機構、螺桿機構傳動的鍛壓機械，用于對材料進行壓力加工的機床，通過對坯件施加強大的壓力使其發(fā)生變形和斷裂來加工成零件。工作平穩(wěn)、工作精度高、操作條件好、生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)機械化、自動化，適于在自動線上工作，廣泛應用于汽車、船舶等工業(yè)機械壓力機。中國國產(chǎn)的第 1臺機械壓力機于 1955年 12月在濟南第二機床廠制造成功 。壓力機的工作原理： 機械壓力機工作時 (圖 2), 由電動機通過三角皮帶驅(qū)動大皮帶輪（通常兼作 飛輪 ） ,經(jīng)過齒輪副和 離合器 帶動曲柄滑塊機構 ,使滑塊和凸模直線下行。鍛壓工作完成后滑塊回程上行 ,離合器自動 脫開，同時曲柄軸上的制動器接通，使滑塊停止在上止點附近 。 機械壓力機 每個曲柄滑塊機構稱為一個 “ 點 ” 。最簡單的機械壓力機采用單點式，即只有一個曲柄滑塊機構。有的大工作面機械壓力機，為使滑塊底面受力均勻和運動平穩(wěn)而采用雙點或四點的。 機械壓力機的 載荷 是沖擊性的，即在一個工作周期內(nèi)鍛壓工作的時間很短。短時的最大功率比平均功率大十幾倍以上，因此在傳動系統(tǒng)中都設置有飛輪。按平均功率選用的電動機啟動后，飛輪運轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速，積蓄動能。凸模接觸坯料開始鍛壓工作后，電動機的驅(qū)動功率小于載荷，轉(zhuǎn)速降低，飛輪釋放出積蓄的動能進行補償。鍛壓工作完成后，飛輪再次加速積蓄動能，以備下次使用。 機械壓力機上的 離合器 與 制動器 之間設有機械或電氣連鎖 ,以保證離合器接合前制動器一定松開 ,制動器制動前離合器一定脫開。機械壓力機的操作分為連續(xù)、單次行程和寸動（微動），大多數(shù)是通過控制離合器和制動器來實現(xiàn)的?；瑝K的行程長度不變，但其底面與工作臺面之間的距離（稱為封密高度），可以通過螺桿調(diào)節(jié)。 生產(chǎn)中，有可能發(fā)生超過壓力機公稱工作力的現(xiàn)象。為保證設備安全，常在壓力機上裝設過載保護裝置。為了保證操作 者人身安全，壓力機上面裝有光電式或雙手操作式人身保護裝置。 對于即將走向社會的畢業(yè)生，我越來越覺得自己身上的擔子在加重，是時候該去發(fā)揮一下自己的能量了，眾所周知， 在經(jīng)濟快速發(fā)展的今天 ,機械制造自動化在我國的生產(chǎn)行業(yè)中占有著重要的地位。機械自動化主要是指在進行生產(chǎn)加工中所用到的機械進行自動工作 ,從而實現(xiàn)脫離操作工人進行加速生產(chǎn)資料的投入、加工速度提高的連續(xù)高強度的工作。在工業(yè)中說到機械自動化的發(fā)展就是說對整體的機械技術的改造、更新、升級所進行的主要手段?？茖W技術的發(fā)明是由于在實際的生產(chǎn)活動不斷的運用、創(chuàng)新、實 踐所得來的。所以我們應該對于科學技術的研究進行大力度的投入 ,使得機械自動化在將來能夠發(fā)展的更加完善。從而是我國的工業(yè)生產(chǎn)得到長足的發(fā)展進步。 對于我自己來說，在大學里學到的偏理論較多，不太注重實踐，因此，去了工廠后還需要堅持不懈的學習，只有自己掌握到了精髓，才能為自己，為企業(yè)，大到為國家做出自己應有的貢獻！ 廣陵學院畢業(yè)設計（論文）開題報告 學 生 姓 名： 學號： 專 業(yè)： 設計（論文）題目： 雙主機大梁沖機身結(jié)構 有 限元分析及優(yōu)化設計 指 導 老 師： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 1、結(jié)合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000 字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 裝備制造業(yè)是為國民經(jīng)濟和國防建設提供生產(chǎn)技術裝備的制造業(yè) ,是制造業(yè)的核心組成部分 ,是國民經(jīng)濟發(fā)展特別是工業(yè)發(fā)展的基礎。在裝備制造業(yè)中 ,鍛壓制造是目前全世界應用最為廣泛的制造方法之一。而在鍛壓機械中 ,機械壓力機又占有很大的比重。眾所周知 ,由于采用現(xiàn)代化的鍛壓工藝生產(chǎn)工件具有生產(chǎn)效率高 ,材料利用率高和改善了制件的內(nèi)部組織及力學性能 ,質(zhì)量 好 ,能量省和成本低的優(yōu)點。所以 ,工業(yè)先進的國家越來越多地采用鍛壓工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削工藝和其他工藝。幾十年來 ,機械壓力機廣泛應用于沖裁 ,落料 ,彎曲 ,折邊 ,拉伸及其他冷沖壓工序 ,是汽車 ,摩托車 ,家用電器 ,儀器儀表 ,輕工 ,國防工業(yè) ,化工容器 ,電子等行業(yè)必備的關鍵設備。伴隨著工業(yè)的發(fā)展 ,壓力機的種類和數(shù)量越來越多 ,質(zhì)量要求越來越大 ,能力越來越大 ,它在制造業(yè)和其它相關行業(yè)中的作用日趨顯著 1。 機械壓力機 2是用曲柄連桿或肘桿機構、凸輪機構、螺桿機構傳動的鍛壓機械 ,用于對材料進行壓力加工的機床 ,通過對坯件施加強大 的壓力使其發(fā)生變形和斷裂來加工成零件。工作平穩(wěn)、工作精度高、操作條件好、生產(chǎn)率高 ,易于實現(xiàn)機械化、自動化 ,適于在自動線上工作 ,廣泛應用于汽車、船舶等工業(yè)機械壓力機。 最初的機械壓力機的鍛壓操作是通過曲柄滑塊機構 3來實現(xiàn)的 ,即將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為滑塊的直線往復運動 ,從而對零件進行加工 , 機械壓力機在一個工作周期內(nèi)鍛壓操作集中于很短的時間內(nèi) ,即所說的具有沖擊性的載荷 ,這也是工件塑形變形的高峰負荷區(qū)域。在這段很短的時間內(nèi) ,最大功率要比平均功率大十幾倍以上。為了實現(xiàn)這種效果 ,必須在傳動系統(tǒng)中設置飛輪來為實現(xiàn)這 巨大的瞬時功率提供動能。曲柄滑塊機構型的機械壓力機隨著經(jīng)濟和工業(yè)的發(fā)展 ,呈現(xiàn)出很大局限性，這樣多連桿驅(qū)動這一概念 就應運而生了。早在上世紀 20 年代 ,它就第一次在文獻中出現(xiàn)的該技術被為 “ 專利快返 壓機驅(qū)動 ” 技術。 1950 年德 國 司制造的稱為 “ 均勻行程 ” 的壓機被介紹為 “ 可以提供比較慢的拉深速度、較快的上行程 ,從而提高生產(chǎn)率的壓力機 ” 。傳統(tǒng)曲柄滑塊機械壓力機具有在上下模時沖擊速度過高、滑塊速度遞減過快、公稱壓力不能及時完全達到導致無法拉深較深的零件等缺陷 ,而多連桿壓力機克服了這些缺陷使 其具有理想的運動曲線 ,更加適合于沖壓生產(chǎn)。機械多連桿壓力機的具有以下優(yōu)點 4為 :若機構只設計很小的偏心距 ,也能夠達到相對比較大的沖壓滑塊的行程 ,更好地滿足沖壓工藝和機器自動上料下料的需要 ; 可以實現(xiàn)較大的拉深深度。在允許的條件下 ,機械多連桿壓力機拉深深度可達 320一般曲柄壓力機只有 70右 ; 成形過程速度低且均勻 ,而空程運行時速度快 ,因此生產(chǎn)率高 ; 可以有效地減小工作過程中沖壓滑塊中對沖壓模具的沖擊 ,以提高模具的使用壽命 ,也就提高了成形零件的質(zhì)量 29。 多連桿機械壓力機理論上可以通過 設計和改造傳動系統(tǒng)的結(jié)構來實現(xiàn)絕大多數(shù)的沖壓工藝曲線 ,因此對多連桿壓力機而言 ,滿足用戶工藝曲線要求的多連桿桿系設計和性能優(yōu)化是技術核心 ,也是難點。國內(nèi)外許多學者對機械多連桿壓力機進行大量的研究。 多連桿壓力機尤其是大型重載多連桿壓力機是機械壓力機技術發(fā)達程度的最新體現(xiàn)。國外許多著名的壓力機生產(chǎn)商 ,如日本的小松制作所 (會田 (德國米勒萬家頓 (均研制開發(fā)了多種型號的機械多連桿壓力機 ,其產(chǎn)品代表當今機械多連桿壓力機的最先進水平。自上世紀八十年代 以來 ,我國的一些企業(yè)先后引進了日本小松制作所的機械壓力機、德國埃爾富特公司的機械多連桿壓力機、德國舒勒公司的高速精密壓力機等多種壓力機產(chǎn)品技術 ,使我國沖壓裝備在結(jié)構、精度、技術性能方面有很大提高。但是 ,國內(nèi)多連桿壓力機主要依靠進口技術 ,缺乏自主創(chuàng)新開發(fā)能力 ,這致使中國在這一領域始終處于落后的地位。目前 ,國內(nèi)主要有中國第一重型機械廠、濟南二機床、齊二機床公司、上海鍛壓機床廠等廠家研發(fā)生產(chǎn)大型機械壓力機 ,這也代表了中國大型機械壓力機生產(chǎn)制造的最高水平。但由于設計制造水平、工藝水平及加工機床能力和精度的限制 ,與國 際先進水平相比仍存在差距。同時受國外廠商技術保護的影響 ,中國引進的技術只是在國際上已較為落后的機型及圖紙、規(guī)格等 ,而且要價高昂 ,外方還不提供設計思想、設計方法和設計手段。 5利用增廣拉格朗日法對瓦特鏈六連桿機構的機械壓力機進行尺度優(yōu)化設計 ,使其沖壓滑塊具有均勻的速度、穩(wěn)定的機械增益比、快速回程特性和較小的滑軌側(cè)向力 ,更適合用于板料拉延工藝。 6提出由齒輪五連桿機構和曲柄滑塊四桿機構組成的九連桿機構 ,為得到較好的運動學特性 ,運用試錯法進行連桿機構的尺度綜合研究 ,但九桿連桿機構的設計 變量較多 ,結(jié)構復雜 ,給優(yōu)化帶來一定難度。趙升噸等 7分析通用機械壓力機曲柄連桿滑塊工作機構運動特性存在不足的基礎上 ,提出研制一種具有低速鍛沖急回特性的新機構。分析目前常見的低速鍛沖急回機構 負偏置機構、連桿曲線型六桿機構、齒輪連桿組合機構、橢圓齒輪機構和雙曲柄串連構等的運動特性、優(yōu)缺點及其適用場合。通過對斯蒂芬森六連桿機構滑塊產(chǎn)生低速運動機理的分析 ,指出機械壓力機滑塊能否產(chǎn)生低速運動主要是由連桿曲線是否具有低速運動段所決定的。并采用遺傳優(yōu)化算法對雙曲柄串聯(lián)機構參數(shù)進行優(yōu)化設計。何予鵬等 9設計一種 雙電機驅(qū)動的機械壓力機傳動系統(tǒng) 星輪系和 2 個普通電機組成 ,通過控制 2 個電機的運轉(zhuǎn)和停止 ,使得機械壓力機滑塊得到 2 種不同的工作速度 ,從而既保證滑塊的工作效率 ,又大大降低滑塊鍛沖時的工作速度。 10提出將十字滑塊聯(lián)軸器應用在瓦特型多連桿壓機中 ,通過運動學建模和計算仿真 ,認為該設計具有很好的輸出運動特性。 11則設計一種曲柄弧線導桿機構驅(qū)動的多連桿壓力機 ,并將該驅(qū)動機構與其他壓力機多連桿機構 (曲柄連桿和直線導桿機構 )的運動學性能和負荷能力進行分析和 對比。 12以提高機械壓力機運動學性能為目的將凸輪引進連桿機構并進行平面凸輪連桿機構的型綜合研究 ,經(jīng)過兩步型綜合優(yōu)化法 ,得到適用于深拉伸和精壓的連桿構型。 13用非圓齒輪的運動特性以獲得不同的沖壓滑塊運動特性 ,滿足不同的沖壓工藝需要。 13是以減小壓力機驅(qū)動機構的擺動力和擺動力矩為目標 ,通過盤式配重法進行機構動力平衡綜合 ,多目標優(yōu)化平衡。 15使用三個不同復雜程度的數(shù)學模型和計算機仿真對單點驅(qū)動偏心式機械壓力機的動態(tài)性能如 :工作精度 、沖壓滑塊的傾斜度、機座的彈性變形、不同軸承間隙配合對摩擦損耗的影響等進行研究 ,并得到實驗結(jié)果的驗證 28。 有限元法 (是計算力學中的一種重要的方法 ,它是 20世紀 50 年代末 60 年代初興起的應用數(shù)學、現(xiàn)代力學及計算機科學相互滲透、綜合利用的邊緣科學。有限元法最初應用在工程科學技術中 ,用于模擬并且解決工程力學、熱學、電磁學等物理問題。對于過去用解析方法無法求解的問題和邊界條件及結(jié)構形狀都不規(guī)則的復雜問題 ,有限元法則是一種有效的分析方法。 有限元法的基本思想是先將研究對 象的連續(xù)求解區(qū)域離散為一組有限個且按一定方式相互聯(lián)結(jié)在一起的單元組合體。由于單元能按不同的聯(lián)結(jié)方式進行組合 ,且單元本身又可以有不同形狀 ,因此可以模擬成不同幾何形狀的求解小區(qū)域 ;然后對單元 (小區(qū)域 )進行力學分析 ,最后再整體分析 30。這種化整為零 ,集零為整的方法就是有限元的基本思路 16。有限元法是 1943 年首先提出的 17。自從提出有限元概念以來 ,有限元理論及其應用得到了迅速發(fā)展。過去不能解決或能解決但求解精度不高的問題 ,都得到了新的解決方案。傳統(tǒng)的 設 :分析域是無限的 ;材料是同質(zhì)的 ,甚至在大部分的分析中認為材料是各向同性的 ;對邊界條件簡化處理。但實際問題往往是分析域有限、材料各向異性或邊界條件難以確定等 18。為解決這類問題 ,美國學者提出用 決分析域內(nèi)含有大量孔洞特征的問題 19;比利時學者提出用 決實際開裂問題 20。在 解精 度不斷提高的同時 ,21。印度 士用 結(jié)果不但降低了約 40%的前橋自重 ,還避免了在制造過程中的大量焊接工藝 ,降低了生產(chǎn)成本。 國內(nèi)的應用也十分廣泛。自從我國成功開發(fā)了國內(nèi)第一個通用有限元程序系統(tǒng) 有限元法滲透到工程分析的各個領域中 ,從大型的三峽工程到微米級器件都采用 行分析 22在我國經(jīng)濟發(fā)展中擁有廣闊的發(fā)展前景。目前在進行大型復雜工程結(jié)構中的物理場分析時 ,為了估計并控制誤差 ,常用基于后 驗誤差估計的自適應有限元法?；诤筇幚矸ㄓ嬎阏`差 ,與傳統(tǒng)算法不同 ,將網(wǎng)格自適應過程分成均勻化和變密度化 2 個迭代過程。在均勻化迭代過程中 ,采用均勻網(wǎng)格尺寸對整體區(qū)域進行網(wǎng)格劃分 ,以便得到一個合適的起始均勻網(wǎng)格 ;在變密度化迭代過程中只進行網(wǎng)格的細化操作 ,并充分利用上一次迭代的結(jié)果 ,在單元所在的曲邊三角形區(qū)域內(nèi)部進行局部網(wǎng)格細化 ,保證了全局網(wǎng)格尺寸分布的合理性 ,使得不同尺寸的網(wǎng)格能光滑銜接 ,從而提高網(wǎng)格質(zhì)量。整個方案簡單易行 ,穩(wěn)定可靠 ,數(shù)次迭代即可快速收斂 ,生成的網(wǎng)格布局合理 ,質(zhì)量高 24。 一款以有限元分析為基礎的大型通用 件，是現(xiàn)代產(chǎn)品設計中的高級 具之一 25。 的 塊提供了完整的結(jié)構分析功能，包括幾何非線性 "材料非線性 "各種動力學分析等計算能力，此程序包在結(jié)構分析方面具有強 大的功能 !在實際生產(chǎn)過程中，常常會遇到各種各樣的機械結(jié)構分析問題：如機械結(jié)構受力，變形及內(nèi)部應力情況等等，利用 件對機械模型進行仿真模擬計算，通過應力 "應變云圖直觀展示構件的性能特點，從而為解決機械結(jié)構中常見的問題提供理論依據(jù)。 真分析的結(jié)果可以幫助設計人員對實際生產(chǎn)方案作出準確的判斷，節(jié)省物力財力，為提高生產(chǎn)效率及縮短設計研發(fā)周期的產(chǎn)生有很大的作用 31。 件計算分析的原理是將連續(xù)的結(jié)構離散成有限多個單元，并在每一個單元中設定有限數(shù)量的節(jié)點，將連續(xù)體看作是只在節(jié)點處相連續(xù)的一組單元的集合體，時選定場函數(shù)的節(jié)點值作為基本未知量，并在第一單元中假設一個插值函數(shù)來表示單元中場函數(shù)的分布規(guī)律，進而利用彈性力學 "固體力學 "結(jié)構力學等力學中的變分原理去建立用以求解節(jié)點未知量的有限元方程，從而將一個連續(xù)域中的無限自由度問題轉(zhuǎn)化為離 散域中的有限自由度問題 26求解后就可以利用解得的節(jié)點值和設定的插值函數(shù)確定單元上以至整個集合上的場函數(shù)。 目前， 件已廣泛應用于機械制造 "石油化工 "輕工 "造船 "航空航天 "汽車交通 "電子 "土木工程 "水利 "鐵道 "日用家電等一般工業(yè)及科學研究 27，其技術涵蓋多個學科領域 !隨著發(fā)展， 供的機械工程仿真技術將越來越成熟，設計人員以真正耦合的方式使用 術，可獲得符合現(xiàn)實條件的解決方案，而綜合多物理場產(chǎn)品組合能使用戶利用集成環(huán)境中的多個耦合物理場進行仿真與分析 件可讓用戶 更深入地鉆研，從而解決更多種類的問題，處理更為復雜的情況。因此， 品以其靈活的仿真性能將會被越來越廣泛地關注和應用。 參考文獻： 1 林靜，機械壓力機故障診斷系統(tǒng)的研制，廣東工業(yè)大學碩士學位論文， 2 1. . of . J 2000; 106: 236 242 3 何德譽 . 曲柄壓力機 M. 北京 :機 械工業(yè)出版社 . 1981:14 白勇軍 . 大型重載伺服機械壓力機的關鍵技術及實驗研究 C. 上海 :上海交通大學 ,2012 5 A of J. 1995, 35 (10), 1425 1433. 6 A J. 2002, 42 (1): 139 145. 7 趙升噸 ,何予鵬 ,王軍 . 機械壓力機低速鍛沖急回機構運動特性的研究 J. 鍛壓裝備與制造技術 38(3): 24 8 何予鵬 , 趙升噸 , 王軍 , 袁建華 . 具有低速鍛沖特性的機械壓力機 工作機理的研究 J. 機械工程學報 . 2006,42(2):1459 何予鵬 ,陳合順 ,婁偉 ,趙升噸 . 機械壓力機雙電機驅(qū)動傳動系統(tǒng)研究 J,河南農(nóng)業(yè)大學學報 . 2007,41(5): 58810 On a J2011, 46: 239 252. 11 on J2009, 23(2): 512524. 12 D., G. of by of J. of 2006, 30 (4): 519 532. 13 E. M. of . 1997, 46 (1): 213 219. 14 E., J. T. M. of a J. of :2001, 215(4): 46515 M. H. of a J. in 1998, 46(5 559 574. 16 崔紅新 ,程方榮 ,王健智 其在生物力學中的應用 J2005,17(1):53 17 李開泰 ,黃艾香 ,黃慶懷 M西安交通大學出版社 ,1992:1 18 于亞婷 , 杜平安 , 王振偉 . 有 限 元 法 的 應 用 現(xiàn) 狀 研 究 J. 機械設計 ,2005,22(3):6 19 of . 1996(23):133 20 to in J2003(3):3 109 61. 21 韓 西 ,鐘 厲 ,李 博 J2001(20):124 22 吳夢喜 ,王建鋒 ,蘇愛軍 J2003(4):445 23 方華軍 ,劉建設 ,任天令 J2003(7 /8):400 24 楊曉東 ,申長雨 ,李 倩 格生成方案 J2009,45(8):292 25 谷俊斌 中國冶金教育 26 莫維尼 M電子工業(yè)出版社 ,2005 27 劉偉，高維成等 典 M 電子工業(yè)出版社 2010. 28 白勇軍，大型重載伺服機械壓力機的關鍵技術及實驗研究，上海交通大學， 2012 29 黃訊，三伺服電機驅(qū)動機械壓力機的設計與研究，上海交通大學， 30 陳錫棟 ,楊 婕 ,趙曉棟 ,范細秋 ,有限元法的 發(fā)展現(xiàn)狀及應用 , 浙江海洋學院機電工程學院 ,浙江舟山 316000 31 王亞利 , 佛山職業(yè)技術學院， 畢業(yè)設計（論文）開題報告 2、本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 本課題來源于江蘇金方圓數(shù)控機床有限公司。 壓力機是該公司根據(jù)市場需求而開發(fā)研制的產(chǎn)品。要求我們運用有限元分析技術對 壓力機進行結(jié)構分析并給出優(yōu)化方案。通過本課 題的研究 ,為提高壓力機產(chǎn)品的性能，質(zhì)量和壽命，降低產(chǎn)品成本提供科學計算分析的依據(jù)，增強其產(chǎn)品在市場的競爭力。 本課題的目的在于鞏固和擴大學生在校期間所學的基礎知識和專業(yè)知識，訓練學生綜合運用所學知識分析和解決工程中的實際問題的能力；培養(yǎng)學生調(diào)查研究以及資料、信息獲取和分析的能力；培養(yǎng)學生在設計過程中使用計算機的能力；培養(yǎng)學生撰寫論文的能力；培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 通過本課題的研究，使學生能夠掌握有限元建模、邊界條件的確定、載荷模擬及結(jié)構應力應變場的分析及優(yōu)化設計等現(xiàn)代設計方法。 要求運 用有限元分析軟件 壓力機 進行有結(jié)構靜態(tài)分析、模態(tài)分析以及結(jié)構優(yōu)化設計。利用靜態(tài)有限元分析，校核液壓機機身部件的強度和剛度，并且根據(jù)分析的結(jié)果進行結(jié)構優(yōu)化設計以達到降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。模態(tài)分析可以求出機身振動的固有頻率以及相應的振型，分析各種振型對液壓機工作狀態(tài)的影響。這對于了解液壓機現(xiàn)有結(jié)構的力學特性以及進而改善其結(jié)構有重要的意義，為液壓機的設計提供了理論和現(xiàn)實依據(jù)。主要任務內(nèi)容有： （ 6） 對 力機機身 進行三維實體建模 ； （ 7） 了解 壓力機 工作性質(zhì)和工作狀態(tài) ；對其進行工作載 荷分析，確定邊界條件及加載方案； （ 8） 劃分網(wǎng)格，進行有限元結(jié)構靜態(tài)分析，求出機身的應力和應變分布規(guī)律， 評價載荷對壓力機工作性能的影響； （ 9） 對 機身 模型進行 自由 模態(tài)分析，求解 機身 固有頻率以及相應的振型等動態(tài)參數(shù)，分析其對工作狀況的影響。 （這項選做 ） ； （ 10） 根據(jù)分析結(jié)果，在應力集中危險區(qū)域采取措施改善應力狀況；在低應力區(qū)域，改變相關尺寸變量，以達到減輕部件總體質(zhì)量的目的。重新進行有限元分析，檢驗改變尺寸后的剛度和強度。重復進行以上步驟，直到獲取最佳方案。 (1)件和 (2)力機的三維模型； (3) (4)身材料是 度 =7800 / (5)循 “ 均勻應力區(qū)粗劃，應力梯度大的區(qū)域細劃 ” 的原則； (6)添加約束條件； (7)備在工作時承受兩個相反方向的載荷，機身所受載荷簡化為對機身的兩個方向的均布載荷； (8) (9)形情況以及應力和應變分布規(guī)律； (10)價載荷對壓力機工作性能的影響，從而選擇合適的機身尺寸和材料厚度，盡量減輕機身的重量； (11)到機身結(jié)構的固有頻率以及相應的振型等動態(tài)參數(shù)，分析其對工作的狀況的影響； (12)善應力狀況和改變相關尺寸變量，以減輕總體質(zhì)量，然后進行有限元分析，檢驗剛度和強度，依次重復以上步驟，直至取得最佳方案。 方案定制的框圖 畢業(yè)設計（論文）開題報告 指導教師意見 ： 1、對“文獻綜述”的評語： 2、對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結(jié)果 的預測： 指導老師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 學生姓名 學號 指導教師 選題情況 課題名稱 雙主機大梁沖機身結(jié)構有限元分析及其優(yōu)化設計 難易程度 偏難 適中 偏易 工 作 量 較大 合理 較小 符合規(guī)范化 的要求 任務書 有 無 開題報告 有 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 差 學習態(tài)度 出勤情況 好 一般 差 工作進度 快 按計劃進行 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負責人 年 月 日 I 中文摘要 隨著各種結(jié)構分析理論和優(yōu)化設計理論的提出與成熟，結(jié)合迅猛發(fā)展的計算機技術，機床企業(yè)對 于機床結(jié)構的設計也從傳統(tǒng)的經(jīng)驗、類比、靜態(tài)的設計階段，向動態(tài)優(yōu)化設計階段邁進。 利用大型有限元分析軟件 用 限元分析軟件對壓力機機架進行靜態(tài)分析和模態(tài)分析，在壓力機機架滿足足夠的強度和剛度條件下， 品 縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本，增強企業(yè)競爭力。 為提高壓力機產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和壽命降低產(chǎn)成本提供科學計算分析的依據(jù)從而能夠增強其產(chǎn)品在市場的競爭力。其主要內(nèi)容如下： 1. 對 壓力機機身 進行三維實體建模； 2. 了解 力機工作性質(zhì)和工作狀態(tài)；對其進行工作載荷分析，確定邊界條件及加載方案； 3. 劃分網(wǎng)格，進行有限元結(jié)構靜態(tài)分析，求出機身的應力和應變分布規(guī)律， 評價載荷對壓力機工作性能的影響； 4. 對 機身 模型進行約束模態(tài)分析，求解 機身 固有頻率以及相應的振型等動態(tài)參數(shù)，分析其對工作狀況的影響。； 5. 根據(jù)分析結(jié)果，在應力集中危險區(qū)域采取措施改善應力狀況；在低應力區(qū)域，改變相關尺寸變量，以達到減輕部件總體質(zhì)量的目的。重新進行有限元分析，檢驗改變尺寸后的剛度和強度。重復進行以上步驟，直到獲取最佳方案。 6. 最后對論文的研究內(nèi)容進行了總 結(jié)和展望。 關鍵詞：壓力機 ， 有限元分析， 優(yōu)化設計 of of as as of of of in s of to of EM of is of in to by of of of To in to in as 1. D 2. of of 3.