雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計

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本科生畢業(yè)設計 畢業(yè)設計題目 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 雙主機大梁沖機身 結構有限元分析及優(yōu)化設計 課題性質 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 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)研制的產品。要求我們運用有限元分析技術對 壓力機進行結構分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機產品的性能，質量和壽命，降低產品成本提供科學計算分析的依 據(jù)，增強其產品在市場的競爭力。 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 壓力機在承載條件下 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： 年 月 日 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)研制的產品。要求我們運用有限元分析技術對 壓力機進行結構分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機產品的性能，質量和壽命，降低產品成本提供科學計算分析的依據(jù)，增強其產品在市場的競爭力。 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）課題任務的內容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： 務內容 要求運用有限元分析軟件 壓力機 進行有結構靜態(tài)分析、模態(tài)分析以及結構優(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)分析的結果進行結構優(yōu)化設計以達到降低生產成本，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)有結構的力學特性以及進而改善其結構有重要的意義，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 : 1600 標準行程次數(shù) : 25程 50次 /分； 機身材料是 度 37800 ； 許用角變形 ? ? 1200? ? 微弧； 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) 要求在保證液壓機強度和剛度的條件下對液壓機主要部件進行優(yōu)化設計。 （ 3） 分析液壓機的模態(tài)，并對液壓機的工作狀況進行評估。 作要求 （ 1） 在深刻領會任務內容及要求的基礎上，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、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 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 計 [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 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)控回轉頭壓力機機身結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 [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 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)化方案及分析結果； 撰寫畢業(yè)論文； 對所做工作進行總結、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 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 內外液壓機發(fā)展狀況 壓力機以其良好的加工工藝性能，廣泛應用在各類機械加工和耐火材料制造企業(yè) [1]。其中 液壓機是制品成型生產中應用最廣的設備之一。自 19 世界問世以來發(fā)展很快，已成為工業(yè)生產中必不可少的設備之一。由于液壓機在工作中的廣泛適應性，使其在國民經(jīng)濟各部門獲得了廣泛的應用。如板材成型；管、線、型材擠壓；粉末冶金、塑料及橡膠制品成型；膠合板壓制、打包；人造金剛石、耐火磚壓制和炭極壓制成型；輪軸壓裝、校直等等。各類類型液壓機的迅速發(fā)展，有力的促進了各種工業(yè)的發(fā)展和進步。液壓機是利用帕斯卡定律制成的利用液體壓強傳動的機械。油壓機由主機及控制機構兩大部分組成。油壓機主機部分包括機身、液壓缸及充液裝置等。動力機構 由油箱、高壓泵、低壓控制系統(tǒng)、電動機及各種壓力閥和方向閥等組成。動力機構在電氣裝置的控制下，通過泵和油缸及各種液壓閥實現(xiàn)能量的轉換，調節(jié)和輸送，完成各種工藝動作的循環(huán) [2]。 液壓機作為一種通用的無屑成型加工設備，其工作特點一是動力傳動為 “ 柔性 ” 傳動，不像機械加工設備一樣動力傳動系統(tǒng)復雜，這種驅動原理避免了機器過載的情況；二是液壓機的拉伸過程中只有單一的直線驅動力，沒有 “ 成角的 ” 驅動力，這使加工系統(tǒng)有較長的生命期和高的工件成品率 [3]。液壓機因具有結構簡單、工藝適應性強、環(huán)境污染小等其他設備不可替代 的性能特點，被廣泛應用于汽車制造、航空航天、國防、電力電子、塑料、機械、冶金和輕工等國民經(jīng)濟的各個領域。影響液壓機質量的因素很多，其中液壓機本體的設計水平起著重要的作用。液壓機本體是液壓機的重要組成部分，其重量約占整機重量的 60％以上。液壓機本體的設計水平，對液壓機的制造成本、技術性能和使用壽命有著決定性的影響。我國液壓機本體的設計水平還比較落后，研究關于液壓機本體的設計方法，對提高我國液壓機的整體設計水平、增強相關企業(yè)的生存和發(fā)展能力具有重要的現(xiàn)實意義。 世界上第一臺水壓機的發(fā)明標志著現(xiàn)代液壓技術 工程應用的開始 ,這是由英國科學家約瑟夫在 1795 年發(fā)明的。由于早期技術水平的限制即使已經(jīng)發(fā)展了二、三百年的液壓傳動技術在實際中很長一段時間內沒有得到廣泛應用 [4]。在我國，液壓行業(yè)已形成了門類齊全，有一定生產能力和技術水平，初具規(guī)模的生產科研體系。目前全國約有近 300 家企業(yè)，還有液壓研究室（所），國家級液壓元件質量監(jiān)督檢測中心以及國家重點實驗室。我國液壓工業(yè)重視同國外企業(yè)進行有效的經(jīng)濟和技術合作，近年來先后從國外引進了很多液壓元件和液壓系統(tǒng)等制造技術，為提高產品 水平和生產能力起了重要作用。目前已和美國、日本 、德國共同建立了某些合資企業(yè)，這些企業(yè)將推動我國液壓工業(yè)的發(fā)展。 在國外，液壓工業(yè)的發(fā)展速度高于機械工業(yè)。為了滿足用戶的需要，主機品種日益增多，產品更新速度加快，相應要求液壓元件增加品種，實現(xiàn)多樣化，因而液壓件屬于大批量生產的產品相對減少，大部分屬于成批或小批生產。為適應這種動向，國外生產方式也有所變化。 國內、外有些廠家采用可編程控制器控制方式，如天津鍛壓機械廠有近 54％的產品裝有 過采用 制，使系統(tǒng)的控制性能和可靠性大大提高。丹麥的紅血們公司采用 可編程控制器，實現(xiàn)對壓力和位移 的控制。而與國外發(fā)展情況相比，國內極少有采用工業(yè)控制機控制方式的產品，成熟的產品是采用可編程控制器的控制方式 [5]。 走向二十一世紀的液壓技術不可能有驚人的技術突破，應當主要靠現(xiàn)有技術的改進和擴展，不斷擴大其應用領域以滿足未來的要求。主要的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個方面：（ 1）減少能耗，充分利用能量；（ 2）泄漏控制；（ 3）污染控制；（ 4）主動維護，提高故障診斷水平；（ 5）機電一體化；（ 6）液壓 術。 限元的發(fā)展及現(xiàn)狀 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 初興起的應用教學、現(xiàn)代力學及計算機科學相互滲透、綜合利用的邊緣科學。有限元發(fā)展至今，已由二維問題擴展到三維問題、板殼問題，由靜力學問題擴展到動力學問題、穩(wěn)定性問題，由結構力學擴展到流體，力學、電磁學、傳熱學等學科，由線性問題擴展到非線性問題，由彈性材料擴展到彈塑性。塑性、黏塑性和復合材料，從航空技術領域擴展到航天、土木建筑、機械制造、水利工程、造船、電子技術及原子能等。由單一物理場的求解擴展到多物理場的耦合，其應用的深度和廣度都得到了極大地拓展 [6]。 有限元法的基本思路是將計算域劃分為有限個互不重疊的單元 ，在每個單元內 ,選擇一些合適的節(jié)點作為求解函數(shù)的插值點 ,將微分方程中的變量改寫成由各變量或其導數(shù)的節(jié)點值與所選用的插值函數(shù)組成的線性表達式 ,借助于變分原理或加權余量法，將微分方程離散求解 [7]。 有限元法是 943年首先提出的 [8]。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 分析域是無限的 ； 材料是同質的 ,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 [9]。1956 年，第一篇有限元文章發(fā)表，正式拉開了有限元發(fā)展的歷史 [10]。自從 1965 年 “有限元 ”這個名詞第一次出現(xiàn)，到今天有限元方法在工程上得到廣泛應用，已經(jīng)經(jīng)歷了四十年的發(fā)展歷史，理論和算法都已經(jīng)日趨完善。近年來隨著計算機技術的普及和計算速度的不斷提高，有限元分析在工程設計和分析中得到了越來越廣泛的重視，已經(jīng)成為解決復雜的工程分析計算問題的有效途徑，現(xiàn)在從汽車到航天飛機幾乎所有的設計制造都已離不開有限元分析計算，其在機械制造、材料加工、航空航天、 汽車、土木建筑、電子電器、國防軍工、船舶、鐵道、石化、能源、科學研 究等各個領域的廣泛使用已使設計水平發(fā)生了質的飛躍。主要表現(xiàn)如下幾方面：增加產品和工程的可靠性；在產品的設計階段發(fā)現(xiàn)潛在的問題；經(jīng)過分析計算，采用優(yōu)化設計方案，降低原材料成本；縮短產品投向市場的時間；模擬試驗方案，減少試驗次數(shù)，從而減少試驗經(jīng)費 [11][12][13]。 在有限元法應用領域不斷擴展、求解精度不斷提高的同時 , 有限元也從分析比較向優(yōu)化設計方向發(fā)展 [14]。印度 士用 拖拉機前橋進行優(yōu)化設計 ,結果不但降 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 ,降低了生產成本。有限元在國內的應用也十分廣泛。自從我國成功開發(fā)了國內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有限元進行分析 [15在我國經(jīng)濟發(fā)展中擁有廣闊的發(fā)展前景。 有限元的發(fā)展趨勢：（ 1）與 無縫合成（ 2）更強大的網(wǎng)格處理能力 （ 3）由求解線性問題發(fā)展到求解非線性問題 （ 4）由單一結構場求解發(fā)展到耦合場問題求解 （ 5）程序面向用戶具有開放性。 件簡介 一款以有限元分析為基礎的大型通用 件 ,是現(xiàn)代產品設計中的高級 具之一，該軟件是由美國 司研制開發(fā)的融結構、流 體、熱、聲、電磁等學科于一體的大型通用有限元分析軟件 [17]。 在 際質量體系認證中， 件是第一個通過認證的大型分析設計類軟件。它對包括幾何建模、網(wǎng)格劃分、求解、后處理 、優(yōu)化設計等在內的模塊都具有一體化的處理技術 [18]。 的 塊提供了完整的結構分析功能，包括幾何非線性材料非線性各種動力分析等計算 能力，此程序包在結構分析方面具有強大的功能。在實際生產過程中，常常會遇到各種各樣的機械結構分析問題：如機械結構受力，變形及內部應力情況等等利用 件對機械模進行仿真模擬計算，通過應力應變云圖直觀展示構件的性能特點，從而為解決機械結構中常見的問題提供理論依據(jù)。傳統(tǒng)的結構優(yōu)化設計是由設計者提供幾個不同的設計方案，從中比較，挑選出最優(yōu)的方案。這種方法，往往是建立在設計者的經(jīng)驗的基礎上，再加上資源時間的限制，提供的可選方案個數(shù)有限，往往不一定是最優(yōu)的方案。如想獲得最佳的方案，就要提供更多的設計方案進行比較， 這就需要大量的資源，單靠人力往往難以做到 [19]。將 于結構設計中，設計人員可以根據(jù)仿真分析的結果進一步了解機構的性能特點，主動地尋求最佳設計方案，使產品的設計更為合理，從而有效地提高產品的質量與工作性能[20]。 一個典型的 析過程可分為以下三個步驟：（ 1）創(chuàng)建有限元模型。包括創(chuàng)建或讀入幾何模型；定義材料屬性；劃分單元（節(jié)點及單元）；（ 2）施加載荷進行求解。包括施加載荷及邊界條件；求解；（ 3）查看結果。包括查看分析結果；檢驗分析是否正確。壓力機的可靠性、安全性、加工精度和使用壽 命等是機床結構設計和機床運行應考慮的主要問題，基于此，利用 件對壓力機進行靜態(tài)分析、模態(tài)分析和諧響應應分析，通過分析得出壓力機的靜剛度、前六階振型及固有頻率，為評價壓力機的動靜態(tài)特性以及后面的設計改造提供了 實驗數(shù)據(jù)，為這種類型的壓力機設計改進提供了參考 [21]。 [參考文獻 ]： [1] 董建興 D]2] 朱釩 ,張志，張道富，李慶亮 ,司徒忠 機床與液壓， 2000. [3] 許福 玲 ,陳堯明 三版） [M]．北京：機械工業(yè)出版社， 2007. [4] 陳成 速薄板成型液壓機液壓系統(tǒng)設計與仿真 [D]5] 葉勁松 武鋼技術 . [6] 陳錫棟，楊婕，趙曉棟，范細秋，有限元的發(fā)展現(xiàn)狀及應用 [J][7] 張晉紅，吳風林，有限元法及其應用現(xiàn)狀 [J][8] 李開泰 ,黃艾香 ,黃慶懷 M]西安交通大學出版社 ,1992:1[9] 于亞 婷 ,杜平安 ,王振偉 J]2005,22(3):6[10] 王華瑜，初克建 R]東省龍口市金泰規(guī)劃建筑設計有限公司；北京天圓泰工程造價咨詢有限公司， 2011 [11] 傅永華 M］ 武漢大學出版社 ,[12] 李人憲 M］ 國防工業(yè)出版社 ,[13] 楊先海 , 褚金奎 , 尹明富等 . 有限元數(shù)值模擬技術及工程應用 [J]. 機械設計與制造 ,2003(3):107[14] 韓西 ,鐘厲 ,李博 和計算機仿真中的應用 [J] 2001(20):124 [15] 吳夢喜 ,王建鋒 ,蘇愛軍 變形體的滲流 變形有限元耦合分析 [J]2003(4):445[16] 方華軍 ,劉建設 ,任天令 電驅動 開關的設計與優(yōu)化 [J]2003(7/8):400[17] 田會然 向模鍛液壓機本體結構設計及分析 [D]秦皇島：燕山大學材料加工工程專業(yè)碩士學位論文， 2005[18] 馮明益 D]大學材料加工工程專業(yè)碩士學位論文， 19] 劉云平，包華，陳明 件的優(yōu)化分析介紹 [D]0000G（ 2010） 04[20] 黃一江． 構優(yōu)化設計在機械設計中的應用 [J]．應用技術， 2013（ 4). [21] 王亞利 件在機械結構分析中的應用 [M]佛山職業(yè)技術學院， 10062014）03 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）： 題來源 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)研制的產品。要求我們運用有限元分析技術對 壓力機進行結構分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機產品的性能，質量和壽命，降低產品成本提供科學計算分析的依據(jù)，增強其產品在市場的競爭力。 題分析（研究或解決的問題） 運用有限元分析軟件 壓力機 進行有結構靜態(tài)分析、模態(tài)分析以及結構優(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)分析的結果進行結構優(yōu)化設計 以達到降低生產成本，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)有結構的力學特性以及進而改善其結構有重要的意義，為液壓機的設計提供了理論和現(xiàn)實依據(jù)。主要任務內容有： 對 壓力機機身 進行三維實體建模； (1) 了解 壓力機 工作性質和工作狀態(tài) ；對其進行工作載荷分析，確定邊界條件及加載方案； (2) 劃分網(wǎng)格，進行有限元結構靜態(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； (3) 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； (4) 根據(jù)分析結果，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。 案定制 (1) 先熟悉和了解 件和 件； (2) 在 畫出 壓力機的三維模型； (3) 將精整壓力機的模型導入 件； (4) 添加材料特性：機身材料是 度 ρ=7800㎏ / (5) 對單元進行網(wǎng)絡劃 分，遵循 “均勻應力區(qū)粗劃，應力梯度大的區(qū)域細劃 ”的原則； (6) 對模型選擇自由端和固定端，并添加約束條件； (7) 對壓力機進行加載：設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) 對壓力機進行應力場分析； (9) 分析壓力機在加載情況下機身變形情況以及應力和應變分布規(guī)律； (10) 對機身結構進行結構靜態(tài)分析優(yōu)化，評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) 對壓力機進行自由模態(tài)分析，得到機身結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) 通過分析結果，改善應力狀況和改變相關尺寸變量，以減輕總體質量，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。 課題分析 尋找相關資料，如文獻、圖紙尺寸等 進行三維建模 將三維模型導入 件 添加材料特性 網(wǎng)格劃分 添加約束 添加載荷 進行有限元結構靜態(tài)分析 進行模態(tài)分析 剛度和強度是否達要求 用 據(jù)壓力機的尺寸畫出三維模型 先了解 件的基本操作 材料特性：機身材料是 度ρ =7800㎏ /設置好網(wǎng)格參數(shù) 選擇固定約束，選擇固定端和自由端 求得機身應力及應變的分布規(guī)律 得出機身固有頻率及相應的振型等動態(tài)參數(shù) 得出最佳方案 改善應力狀況和 改變機身尺寸 課題進度安排 起止日期 工作內容 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)化方案及分析結果 ；撰寫畢業(yè) 論文 ； 對所做工作進行總結、分析、做 備畢業(yè)答辯 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構有限元分析及優(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 實習報告 為做好畢業(yè)設計，老師組織我們參觀實習，這是我們機械專業(yè)知識結構中不可缺少的組成部分，并作為一個獨立的項目列入畢業(yè)設計的安排中。其目的在于通過實習使學生獲得基本生產的感性知識，理論聯(lián)系實際，擴大知識面；同時專業(yè)實習又是鍛煉和培養(yǎng)學生業(yè)務能力及素質的重要渠道，培養(yǎng)當代大學生具有創(chuàng)新的精神，拓展我們的發(fā)散性思維，也是學生接觸社會的一個重要途徑，體驗企業(yè)工作的內容和方法。這些實際知識，對我們的畢業(yè)設計過程中起著十分有意義的作用。同時對我們以后在工作崗位上是從事技術方面的工 作還是管理方面的工作，都將有很大的幫助。 在老師的安排下，我們參觀了揚州揚力集團。 揚力集團始創(chuàng)于 1966年，總部坐落于長三角沿江工業(yè)走廊核心區(qū)域的揚州市邗江經(jīng)濟開發(fā)區(qū)?，F(xiàn)有員工 6000余人，占地面積 1600畝，注冊資本 1億元，資產總額 22億元。憑借得天獨厚的區(qū)域環(huán)境和自身優(yōu)勢，揚力集團以 46年的光輝歷程，創(chuàng)造了我國鍛壓機床發(fā)展史上一個又一個奇跡，先后榮獲“國家重點高新技術企業(yè)”、“中國鍛壓機床排頭兵”、“中國機械企業(yè) 500 強”、“全國五一勞動獎狀”等榮譽和稱號。 2008 年，揚力商標被國家工商總局正 式認定為“中國馳名商標”。 長期以來，揚力集團致力于沖、剪、折、激光等各類中高端金屬板材設備的開發(fā)研制，實施以“品牌、品質、品位”為一體的“三品”戰(zhàn)略，打造技術一流的職工團隊，創(chuàng)造國內領先的產品品牌，產品廣泛應用于航空、汽車、家電、五金、造幣等生產領域，并遠銷歐美、東 南亞等幾十個國家和地區(qū)。集團下轄揚力重機、揚力數(shù)控、揚力精機、揚力液壓、揚力機床等五家全資或控股企業(yè)，形成技術綜合開發(fā)、生產配套成龍、營銷網(wǎng)絡化運作、服務一體化運行的現(xiàn)代經(jīng)濟實體。為了實施技術和產品創(chuàng)新，集團組建了技術力量雄厚，軟硬件精良 的省級工程中心，下設壓力機、重型機床、精密機床、數(shù)控機床、液壓設備研究所，與國內外眾多科研院所建立了穩(wěn)定的合作體系。近年來，揚力集團先后獲國家及省、市級科技進步獎 32 項，獲國家專利技術與產品 132項，承擔國家“火炬計劃”、“星火計劃”項目 15 項，成為全國數(shù)控金屬板材設備產業(yè)基地骨干企業(yè)和國家鍛壓機械壓力機標準化技術委員會核心企業(yè)。 隨著全球經(jīng)濟一體化步伐的加快，今天的揚力人正將目光聚焦世界，不惜重金引進技術、引進人才、擴大投入，瞄準國際一流水平，加大產品與產業(yè)結構調整力度，努力實施從“數(shù)量擴張型”到“技 術創(chuàng)新型”，“質量增長型”和“服務推進型”轉變，以“務實、創(chuàng)新、卓越”的精神風范和“創(chuàng)新轉型、揚力快行”的發(fā)展思路投身“十二五”高端制造的浪潮之中，向著百億企業(yè)、百年揚力的目標昂然邁進。 我們主要參觀的是壓力機產品，揚力集團的壓力機產品有：高精度、高性能壓力機，氣動開式固定臺壓力機，閉式壓力機，半閉式壓力機，高速壓力機，行程可調壓力機，普通型開式安全 型，深喉壓力機等等。其中高精度、高性能壓力機有 性能壓力機，列開式單點高精度、高性能壓力機， 列龍門型單點高性能 壓力機， 列龍門型單點高性能壓力機；氣動開式固定臺壓力機有 列干式離合、壓塌式保險開式固定臺壓力機， 壓保險開式固定臺壓力機， 列濕式離合、液壓保險高性能壓力機，列多連桿開式固定壓力機， 列大工作面高性能雙點壓力機；閉式壓力機有列龍門型雙點高性能壓力機、 列龍門型單點高性能壓力機、 列閉式單點壓力機 閉式有 這次實習讓我明白了只有實踐才能讓我們提高，學習書本的知識，是為了在實踐中運用，在從中體會總結經(jīng)驗，提高自身技能和實戰(zhàn)經(jīng)驗。學習理論是為實踐做準備，掌握好理論原理，才能在實踐過程中不盲從，或者不知所云。我必須加強專業(yè)知識和實踐的結合，以使自己將來進入公司能 盡快的適應公司， 適應社會。為整個機械行業(yè)， 為整個社會做出自己的一份貢獻。 為未來做好充分的準備，才能立足于這個競爭激勵的社會。 I 中文摘要 壓力機是生產大型模鍛件的重要加工設備 。本文以 力機機身為研究對象 ， 利用有限元分析軟 在壓力機機架滿足足夠的 應力 條件下， 進行優(yōu)化，對于 縮短產品開發(fā)周期，提高產品質量，降低制造成本，增強企業(yè)競爭力 具有重要意義 。為提高壓力機產品的性能、質量和壽命降低產成本提供科學計算分析的依據(jù)從而能夠增強其產品在市場的競爭力。其主要內容如下： 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，進行有限元結構靜態(tài)分析，求出機身的應力和應變分布規(guī)律； 4、根據(jù)分析結果，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； 5、對 機身 模型進行模態(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。 最后對論文的研究內容進行總結和展望。 關鍵詞： 限元 ,件，優(yōu)化設計 he is an of In as in to is of to of In to of so as to of in as 1. D 2. of of 3. of 4. to to to in in to of of Re of 5. on of on of of is 目錄 中文摘要 ..................................................................................................................... I .................................................................................................................... 一章 緒論 ........................................................................................................... 力機發(fā)展的現(xiàn)狀 ....................................................................................... 限元法的介紹 ........................................................................................... 件的介紹 ........................................................................................ V 課題來源及研究的目的和意義 ................................................................ 課題來源 .............................................................................................. 研究的目的和意義 .............................................................................. 本課題需要研究的內容和要解決的問題 ........................................ 二章 壓力機機身的靜態(tài)分析 ...................................................................... 身簡介 ........................................................................................................ 限元模型的建立 ........................................................................................ 單元類型的選取 .................................................................................... X 加材料常數(shù) ........................................................................................ X 格的劃分 ............................................................................................ X 界條件的施加 .................................................................................. 算結果分析 ............................................................................................ 應力和變形要求 .............................................................................. 應力圖形顯示 ................................................................................... 變形圖顯示 ....................................................................................... 應力分析 .......................................................................................... 變形分析 .......................................................................................... 討論 ................................................................................................ 三章 機身結構的優(yōu)化 .........................................................................