MT200壓力機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)有限元分析及改進(jìn)設(shè)計(jì)

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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 力機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)有限元分析及改進(jìn)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 專 業(yè) 班 級(jí) 指 導(dǎo) 教 師 完 成 日 期 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前期工作材料 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 系 部： 專 業(yè)： 設(shè)計(jì)（論文）題目： 力機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)有限元 分析及改進(jìn)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師： 材 料 目 錄 序號(hào) 名 稱 數(shù)量 備注 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、審題表 1 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 1 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告 1 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告（含文獻(xiàn)綜述） 1 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯（含原文） 1 6 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 1 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題、審題表 學(xué) 院 選 題 教 師 姓名 專 業(yè) 專業(yè)技術(shù) 職務(wù) 申報(bào)課題名稱 力機(jī) 機(jī)身 結(jié)構(gòu) 有限元分析及改進(jìn)設(shè)計(jì) 課題性質(zhì) ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 課題來源 A B C D √ √ 課題簡(jiǎn)介 本課題來源于江蘇金方圓數(shù)控機(jī)床有限公司。 壓力機(jī)是該公司根據(jù)市場(chǎng)需求而開發(fā)研制的產(chǎn)品。要求我們運(yùn)用有限元分析技術(shù)對(duì) 壓力機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機(jī)產(chǎn)品的性能，質(zhì)量和壽命，降低產(chǎn)品成本提 供科學(xué)計(jì)算分析的依據(jù)，增強(qiáng)其產(chǎn)品在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 本課題的目的在于鞏固和擴(kuò)大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決工程中的實(shí)際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究以及資料、信息獲取和分析的能力；培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中使用計(jì)算機(jī)的能力；培養(yǎng)學(xué)生撰寫論文的能力；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 通過本課題的研究，使學(xué)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(gòu)應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。 設(shè)計(jì)（論文） 要 求 （包括應(yīng)具備的條件） 技術(shù)要求： （ 1） 要求校核 壓力機(jī)在承載條件下的剛度和強(qiáng)度； （ 2） 要求在保證壓力機(jī)強(qiáng)度和剛度的條件下對(duì)壓力機(jī)主要部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)； （ 3） 分析壓力機(jī)的模態(tài)，并對(duì)壓力機(jī)的工作狀況進(jìn)行評(píng)估。 具備條件 ： (1) 機(jī)房提供學(xué)生完成課題所需計(jì)算機(jī)和有限元分析軟件 (2) 揚(yáng)州大學(xué)圖書館提供學(xué)生所需資料。 課題預(yù)計(jì) 工作量大小 大 適中 小 課題預(yù)計(jì) 難易程度 難 一般 易 √ √ 所在專業(yè)審定意見： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 年 月 日 院主管領(lǐng)導(dǎo)意見： 簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 系 部： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 畢業(yè)（論文）題目： 力機(jī) 機(jī)身 結(jié)構(gòu) 有限元分析及改進(jìn)設(shè)計(jì) 起 迄 日 期： 設(shè)計(jì)（論文）地點(diǎn)： 指 導(dǎo) 老 師： 專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人： 發(fā)任務(wù)書日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 1、本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 本課題來源于江蘇金方圓數(shù)控機(jī)床有限公司。 壓力機(jī)是該公司根據(jù)市場(chǎng)需求而開發(fā)研制的產(chǎn)品。要求我們運(yùn)用有限元分析技術(shù)對(duì) 壓力機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機(jī)產(chǎn)品的性能，質(zhì)量和壽命，降低產(chǎn)品成本提供科學(xué)計(jì)算分析的依據(jù)，增強(qiáng)其產(chǎn)品在 市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 本課題的目的在于鞏固和擴(kuò)大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決工程中的實(shí)際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究以及資料、信息獲取和分析的能力；培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中使用計(jì)算機(jī)的能力；培養(yǎng)學(xué)生撰寫論文的能力；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 通過本課題的研究，使學(xué)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(gòu)應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。 2、本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 務(wù)內(nèi)容 要求運(yùn)用有限元 分析軟件 壓力機(jī) 進(jìn)行有結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析、模態(tài)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用靜態(tài)有限元分析，校核液壓機(jī)機(jī)身部件的強(qiáng)度和剛度，并且根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)以達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。模態(tài)分析可以求出機(jī)身振動(dòng)的固有頻率以及相應(yīng)的振型，分析各種振型對(duì)液壓機(jī)工作狀態(tài)的影響。這對(duì)于了解液壓機(jī)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性以及進(jìn)而改善其結(jié)構(gòu)有重要的意義，為液壓機(jī)的設(shè)計(jì)提供了理論和現(xiàn)實(shí)依據(jù)。主要任務(wù)內(nèi)容有： （ 1） 對(duì) 壓力機(jī)機(jī)身 進(jìn)行三維實(shí)體建模 ； （ 2） 了解 壓力機(jī) 工作性質(zhì)和工作狀態(tài) ；對(duì)其進(jìn)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(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析，求出機(jī)身的應(yīng)力和應(yīng)變分布規(guī)律， 評(píng)價(jià)載荷對(duì)壓力機(jī)工作性能的影響； （ 4） 對(duì) 機(jī)身 模型進(jìn)行 自由 模態(tài)分析，求解 機(jī)身 固有頻率以及相應(yīng)的振型等動(dòng)態(tài)參數(shù)，分析其對(duì)工作狀況的影響。 （這項(xiàng)選做 ） ； （ 5） 根據(jù)分析結(jié)果，在應(yīng)力集中危險(xiǎn)區(qū)域采取措施改善應(yīng)力狀況；在低應(yīng)力區(qū)域，改變相關(guān)尺寸變量，以達(dá)到減輕部件總體質(zhì)量的目的。重新進(jìn)行有限元分析，檢驗(yàn)改變尺寸后的剛度和強(qiáng)度。重復(fù)進(jìn)行以上步驟，直到獲取最佳方案。 始條件及數(shù)據(jù) 該設(shè)備的主要參數(shù)如下 : 型 號(hào) : 公 稱 壓 力 : 200 標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù) : 1250× 1250； 機(jī)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(shù)要求 （ 4） 要求校核 壓力機(jī)在承載條件下的剛度和強(qiáng)度。 （ 5） 要求在保證壓力機(jī)強(qiáng)度和剛度的條件下對(duì)壓力機(jī)主要部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 （ 3） 分析壓力機(jī)的模態(tài)，并對(duì)壓力機(jī)的工作狀況進(jìn)行評(píng)估。 作要求 （ 1） 在深刻領(lǐng)會(huì)任務(wù)內(nèi)容及要求的基礎(chǔ)上，查找相 關(guān)的文獻(xiàn)資料。（ 20 篇以上，除了教師已列出的文獻(xiàn)），通過查閱文獻(xiàn)資料認(rèn)真研究原始材料，寫出開題報(bào)告； （ 2） 進(jìn)行理論學(xué)習(xí)、上機(jī)操作、數(shù)據(jù)處理、分析總結(jié)、整理資料，完成與任務(wù)書要求相應(yīng)的工作，并撰寫成畢業(yè)論文，獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)工作； （ 3） 畢業(yè)論文或設(shè)計(jì)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(xiàn)和附錄組成，中文摘要在 400 漢字左右，外文摘要在 250 個(gè)實(shí)詞左右，中文題名字?jǐn)?shù)一般不超過 20 個(gè)，設(shè)計(jì)說明書、論文或軟件說明書的總字?jǐn)?shù)在 萬漢字； （ 4） 完成英譯中資 料一份； （ 5） 畢業(yè)設(shè)計(jì)必須按時(shí)按量在規(guī)定的地點(diǎn)認(rèn)真完成。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 3、對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求（包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、 圖表、實(shí)物樣品等）： （ 1） 完成實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告一份； （ 2） 完成開題報(bào)告一份； （ 3） 完成按本任務(wù)書第二項(xiàng)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(xiàn)： [1] 梁森 D]:[碩士學(xué)位論文 ]. 山東：山 東工業(yè)大學(xué)機(jī)械系， 2001. 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1500畝，固定資產(chǎn)總值 團(tuán)以江蘇揚(yáng)力 集團(tuán)有限公司（前身為揚(yáng)州第二鍛壓機(jī)床廠）為母公司，轄有揚(yáng)力集團(tuán)數(shù)控公司、揚(yáng)力集團(tuán)液壓公司、揚(yáng)力集團(tuán)重 型公司、江蘇揚(yáng)力鑄鍛公司、揚(yáng)力集團(tuán)精機(jī)公司等 5家子公司。 此次，我們主要參觀了數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)車間，通過公司負(fù)責(zé)人的介紹，我了解了揚(yáng)力集團(tuán)數(shù)控公司長(zhǎng)期致力于數(shù)控機(jī)床的開發(fā)與研究，主要產(chǎn)品有 0壓數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床、 列電液伺服同步數(shù)控折彎?rùn)C(jī)； 、折、 激光等各類中高 檔金屬板材加工機(jī)械的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、汽車、軍工、電器、五金、造幣等生產(chǎn)領(lǐng)域，并遠(yuǎn)銷歐美、東南亞等幾十個(gè)國(guó)家和地區(qū)。 在完善現(xiàn)代企業(yè)制度的進(jìn)程中，楊力集團(tuán)凸顯出生產(chǎn)規(guī)?；l(fā)展專業(yè)化、管理規(guī)范化、營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)化、研發(fā)系列化、產(chǎn)權(quán)自主化、服務(wù)優(yōu)質(zhì)化、員工知識(shí)化的特點(diǎn)，并通過管理求新、技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備更新，以及集品種、品質(zhì)、品位于一體的 “三品戰(zhàn)略 ” ，贏得了科技優(yōu)勢(shì)、質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。近 3年來，集團(tuán)銷售總額連續(xù) 三年占據(jù)國(guó)內(nèi)同行業(yè)榜首，先后獲 “江蘇省百?gòu)?qiáng)重點(diǎn)高新技企業(yè) ”“國(guó)家重點(diǎn) 高新技術(shù)企業(yè) ”“國(guó)家級(jí)邗江數(shù)控金屬板材加工機(jī)械產(chǎn)業(yè)基地骨干企業(yè) ”和 “中國(guó)機(jī)械 500強(qiáng) ”等稱號(hào)， “揚(yáng)力 ”商標(biāo)也被評(píng)為中國(guó)馳名商標(biāo)。 隨著半閉式壓力機(jī)在家電制造業(yè)的熱銷與普及，一些使用高精度進(jìn)口設(shè)備的用戶紛紛向揚(yáng)力提出開發(fā)效率更快、精度更高的沖壓設(shè)備要求。在此基礎(chǔ)上，揚(yáng)力采 用預(yù)應(yīng)力機(jī)身結(jié)構(gòu)和動(dòng)平衡技術(shù)，一舉克服了床身震動(dòng)引起的機(jī)械變形弊端，大大提高了床身下死點(diǎn)重復(fù)定位精度，同時(shí)使沖壓速度在此前改進(jìn)設(shè)備 250次 /分鐘的基礎(chǔ)上再增加一倍，達(dá) 500次 /分鐘，該產(chǎn)品不僅性能達(dá)到國(guó)際同類設(shè)備先進(jìn)水平，而且造價(jià)僅為同類進(jìn) 口設(shè)備的三分之一。 擁有全球電腦機(jī)箱 “制造王國(guó) ”之稱的富士康集團(tuán)是國(guó)內(nèi)精密沖壓設(shè)備的重點(diǎn)用戶之一。它們?cè)捎门_(tái)灣、日本和歐洲進(jìn)口設(shè)備，經(jīng)過充分考察，富士康于 2005年一次性投入億元資金，向揚(yáng)力集團(tuán)購(gòu)進(jìn) 400多臺(tái)套組合型壓力機(jī)，充實(shí)到其在深圳、太原、煙臺(tái)、昆山的四大生產(chǎn)基地，創(chuàng)下了當(dāng)年國(guó)內(nèi)壓力機(jī)領(lǐng)域最大的單項(xiàng)訂單，相當(dāng)于揚(yáng)力集團(tuán)當(dāng)時(shí)的年度銷售總額。此后，海爾、格力、美的等知名電器制造企業(yè)也開始陸續(xù)選用揚(yáng)力設(shè)備替代進(jìn)口產(chǎn)品。 為進(jìn)一步提高我國(guó)重大裝備國(guó)產(chǎn)化水平，揚(yáng)力發(fā)揮多方面技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)施國(guó)內(nèi)外產(chǎn)、學(xué)、研合作， 近年來，揚(yáng)力分別開發(fā)研制出 50030數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床， 型伺服三坐標(biāo)多功位壓力機(jī)等填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的新產(chǎn)品。目前揚(yáng)力已形成 20多個(gè)系列， 400多個(gè)高、中、普檔壓力機(jī)、折彎?rùn)C(jī)、剪板機(jī)、激光切割機(jī)、自動(dòng)成型機(jī)等金屬板材加工設(shè)備制造體系，擁有 70多項(xiàng)新產(chǎn)品、新技術(shù)專利，有 32項(xiàng)產(chǎn)品獲國(guó)家和省市科技成果獎(jiǎng)，其中 18項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)品國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，經(jīng) 科技部門組織鑒定，其產(chǎn)品性能均達(dá)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先和國(guó)際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，其中大部分被列為國(guó)家和省 “星火計(jì)劃 ”、 “火炬計(jì)劃 ”或替代進(jìn)口重大科研成果項(xiàng)目。部分產(chǎn)品相繼出口日本、俄羅斯、美國(guó)、加拿大等二十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，年外貿(mào)收購(gòu)額達(dá) 6億元人民幣，使我國(guó)多項(xiàng)中、高檔板材加工設(shè)備實(shí)現(xiàn)了由進(jìn)口到出口的重大歷史轉(zhuǎn)折，而揚(yáng)力也連續(xù) 3年被列為全國(guó)鍛壓機(jī)床行業(yè)排頭兵企業(yè)。 從這次的經(jīng)歷中，讓我明白了只有實(shí)踐才能讓我們提高，學(xué)習(xí)書本的知識(shí)，是為了在實(shí)踐中運(yùn)用，在從中體會(huì)總結(jié)經(jīng) 驗(yàn)，提高自身技能和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。學(xué)習(xí)理論是為實(shí)踐做準(zhǔn)備，掌握好 理論原理，才能在實(shí)踐過程中不盲從，或者不知所云。什么事情都是在摸索中前進(jìn)，不怕跌倒 不怕疼痛，站起來繼續(xù)前行。通過這次生產(chǎn)實(shí)習(xí)，進(jìn)一步鞏固和深化所學(xué)的理論 知識(shí)，彌補(bǔ)以前單一理論教學(xué)的不足，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打 好基礎(chǔ)，學(xué)到了很多自己以前不懂的知識(shí)，也從單位的員工身上學(xué)到了很多道理。同時(shí)感覺自己在動(dòng)手實(shí)踐 方面還亟待加強(qiáng)。我必須加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐的結(jié)合，以使自己將來進(jìn)入公司能盡快的適應(yīng)公司，適應(yīng)社會(huì)。為整個(gè)機(jī)械行業(yè) ,為整個(gè)社會(huì)做出自己的一份貢獻(xiàn)。 為未來做好充分的準(zhǔn)備，才能立足于這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)的社會(huì)。 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號(hào)： 專 業(yè)： 設(shè)計(jì)（論文）題目： 指 導(dǎo) 老 師： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 1、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 力機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展 現(xiàn) 況 隨著機(jī)電一體化和數(shù)控技術(shù)的飛速進(jìn)步，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。但是與，與金屬切削機(jī)床相比，鍛壓機(jī)械的伺服化、數(shù)字化的開發(fā)落后了數(shù)十年 [21]。上世紀(jì) 90 年代， 在日、歐洲等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家興起了交流伺服機(jī)直接驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)的研究和開發(fā)，這種伺服壓力機(jī)與傳統(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單丶生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、滑塊運(yùn)動(dòng)柔性好、降噪節(jié)能顯著等優(yōu)點(diǎn)。這類壓力機(jī)在日本進(jìn)入普及期，隨著其在汽車零件、電子零件等高精度、難成行加工領(lǐng)域中的應(yīng)用和其優(yōu)良的節(jié)能性么，已經(jīng)顯示了其他壓力機(jī)所無可比擬的優(yōu)越性，成為世界沖壓技及裝備發(fā)展的主要潮流之一[1]。 日本在伺服壓力機(jī)的研究、生產(chǎn)及商品化等方面處于國(guó)際領(lǐng)先水平，掌握了伺服壓力機(jī)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。日本 司在伺服壓力機(jī)的研 發(fā)上目前已經(jīng)出現(xiàn)了三代不同的產(chǎn)品，第一代是 1998 年發(fā)明的 二代是 2001 年問世的 三代是 2002 年 列 [2]。 2005 年日本網(wǎng)野公司開發(fā)出世界上最大的大型伺服壓力機(jī)，目前公司根據(jù)各種生產(chǎn)需求，研發(fā)出了機(jī)械連桿伺服壓力機(jī)、曲柄多連桿伺服壓力機(jī)、液壓式伺服壓力機(jī)等多種類型的伺服壓力機(jī) [3]。 2007 年德國(guó) 司推出了2500列產(chǎn)品。 2010 年舒勒推出了新一代伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械壓力機(jī)。 自上世紀(jì)八十年代以來，我國(guó)的一些企業(yè)先后引進(jìn)了日本小松制作所得機(jī)械 壓力機(jī)、德國(guó)埃爾福特公司的機(jī)械多連桿壓力機(jī)、德國(guó)舒勒公司的告訴精密壓力機(jī)等多種壓力機(jī)產(chǎn)品技術(shù)，是我國(guó)沖壓裝備在結(jié)構(gòu)、精度、技術(shù)性能方面有很大提高 [24]。 2007 年10 月濟(jì)南二機(jī)床研制出我國(guó)第一臺(tái)大型伺服壓力機(jī)。臺(tái)灣金豐企業(yè)開發(fā)了 伺服壓力機(jī)。 2007 年廣州鍛壓機(jī)床廠和華南理工大學(xué)聯(lián)合設(shè)計(jì)制造的 類肘桿伺服壓力機(jī)。齊二機(jī)床近年先后引進(jìn)了瑞典 配試沖液壓機(jī)技術(shù)，與上海交通大學(xué)合 作成功研制了伺服壓力機(jī)技術(shù)。 2008 年兩者又采用沉余容錯(cuò)技術(shù)聯(lián)合開發(fā)成功了2000稱肘桿伺服壓力機(jī)，打破了國(guó) 外大型伺服電機(jī)對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的壟斷，發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 隨著我國(guó)制造業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)能生產(chǎn)出最大下壓能力為 50000單動(dòng)壓力機(jī)和最大下壓能力為 20000雙動(dòng)壓力機(jī)以及最大下壓能力為 20000多連桿單動(dòng)壓力機(jī) [22]。 雖然近幾年國(guó)內(nèi)伺服壓力機(jī)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但在有些關(guān)鍵技術(shù)上和國(guó)外還是有很大的差距。為了提高了我國(guó)大型伺服壓力機(jī)的研發(fā)水平，必須走自主創(chuàng)新之路，開著具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、符合中國(guó)發(fā)展條件的大型伺服壓力機(jī)研制工作。 限元的發(fā)展及現(xiàn)狀 有限元法是 根據(jù)變分原理求解數(shù) 學(xué)、物理學(xué)問題的一種數(shù)值方法 ， 是當(dāng)前各行業(yè)通用的重要的計(jì)算方法 [23]。 它是 20 世紀(jì) 50 年代末 60 年代初興起的應(yīng)用教學(xué)、現(xiàn)代力學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)相互滲透、綜合利用的邊緣科學(xué)。有限元發(fā)展至今，已由二維問題擴(kuò)展到三維問題、板殼問題，由靜力學(xué)問題擴(kuò)展到動(dòng)力學(xué)問題、穩(wěn)定性問題，由結(jié)構(gòu)力學(xué)擴(kuò)展到流體，力學(xué)、電磁學(xué)、傳熱學(xué)等學(xué)科，由線性問題擴(kuò)展到非線性問題，由彈性材料擴(kuò)展到彈塑性。塑性、黏塑性和復(fù)合材料，從航空技術(shù)領(lǐng)域擴(kuò)展到航天、土木建筑、機(jī)械制造、水利工程、造船、電子技術(shù)及原子能等。由單一物理場(chǎng)的求解擴(kuò)展到多物理場(chǎng)的耦合 ，其應(yīng)用的深度和廣度都得到了極大地拓展 [4]。 有限元方法是目前解決科學(xué)和工程問題最有效的數(shù)值方法。有限元法具有極大地通用性和靈活性；對(duì)同一種問題的有限元法，可以編制出通用的程序，應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算；只要適當(dāng)加密單元的網(wǎng)格，就可以達(dá)到工程要求的精度；有限元法采用矩陣形式的表達(dá)，便于編程序，可以充分利用高速電子計(jì)算機(jī)所提供的方便 [5]。但是在求解一些特殊問題，特別是間斷問題時(shí)，有限元方法存在著某些固有的缺陷。針對(duì)有限元方法的不足， 1999 年，美國(guó)西北大學(xué)的 究組提出課一種用于處理間斷問題的 修正的有限元方法 增加了對(duì)不連續(xù)邊界的描述 [6]。 作為建設(shè)國(guó)家新一代青年，不僅需要懂得工程專業(yè)知識(shí)、有限元分析知識(shí)，還需要懂得計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)知識(shí)，才能主動(dòng)應(yīng)用現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)方法來解決工程中遇到的各種力學(xué)問題。 件介紹 一款以有限元分析為基礎(chǔ)的大型通用 件，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí) 具之一 [7]。 件具有多種有限元分析的能力，一個(gè)典型的 析過程可分為以下三個(gè)步驟 [8]： 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(diǎn)及單元）； ② 施加載荷進(jìn)行求解。包括施加載荷及邊界條件；求解； ③ 查看結(jié)果。包括查看分析結(jié)果；檢驗(yàn)分析是否正確。壓力機(jī)的可靠性、安全性、加工精度和使用壽命等是機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)床運(yùn)行應(yīng)考慮的主要問題，基于此，利用 件對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行靜態(tài)分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)應(yīng)分析，通過分析得出壓力機(jī)的靜剛度、前六階振型及固有頻率，為評(píng)價(jià)壓力機(jī)的動(dòng)靜態(tài)特性以及后面的設(shè)計(jì)改造提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為這種類型的壓力機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了參考。 該平臺(tái)為圖像檢測(cè)裝備領(lǐng)域提供了新的軟件架構(gòu)，能有效的整合圖像算法工具、工作流機(jī)制以及現(xiàn)場(chǎng)使用需求。和目前國(guó)內(nèi)國(guó)外該領(lǐng)域其他的軟件工具相比，具有突出的優(yōu)點(diǎn) [9]： 1）友好的客戶端界面設(shè)計(jì)，流程圖話的操作設(shè)計(jì)，可以使得最終用戶不用直接使用代碼或者命令行等其他方式的編碼，而且也不用熟悉圖像處理的原理，只需要考慮工作流程即可，從而提高可工作效率，減少了用戶的負(fù)擔(dān)； 2）使用工作流機(jī)制使得底層圖像處理算法和可視化流程圖之間的數(shù)據(jù)傳遞更加有效便捷； 3）平臺(tái)可擴(kuò)展性好，可以集成和擴(kuò)展多種圖像處理算法工具，減少二次開發(fā)的時(shí)間。 4）工作流實(shí)時(shí)返回處理的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以對(duì)處理過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)監(jiān)控。 參考文獻(xiàn)： [1] 金風(fēng)明 韓新民 J][2] 謝鵬 J]2013. [3] 呂言 阮澎 J][4] 陳錫棟 趙曉棟 有限元的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 [J][5] 張晉紅 有限元法及其應(yīng)用現(xiàn)狀 [J][6] 郭歷倫 羅景潤(rùn) 擴(kuò)展有限元 方法及應(yīng)用綜述 [J][7] 谷俊斌 件在工程力學(xué)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用 [J]2013(4). [8] 王亞利 件在機(jī)械結(jié)構(gòu)中分析中的應(yīng)用 .[M]. [9] 樊炳輝 賈娜 排爆機(jī)器人機(jī)械手靜力學(xué)分析 [J] [10]鐘志華 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 [11]龔曙光 礎(chǔ)應(yīng)用及范例解析 12]周平 D]:[碩士學(xué)位論文 ]京理工大學(xué)， 2007. [13]雷小燕 中國(guó)鐵道出版社 0 [14]張洪武 術(shù)基礎(chǔ) [M]清華大學(xué)出版社 ,2004 [15]梁森 D].[論文碩士 ]山東工業(yè)大學(xué)機(jī)械系 16]江克斌 , 邵飛 現(xiàn) . 北京 : 國(guó)防工業(yè)出社 . [17]張祖芳 D]:[碩士學(xué)位論 文 ]南大學(xué)，2004 [18]尚曉江等 . 中國(guó)水利水電出版社 [19]張洪武．有限元分析與 M]．北京：清華大學(xué)出版社， 2004 [20]雷小燕 中國(guó)鐵道出版社 0 [21]江卓 式曲柄伺服壓力機(jī)設(shè)計(jì) .[D]:[碩士學(xué)位論文 ]中科技大學(xué) [22]張進(jìn) [D]:[碩士學(xué)位論文 ]肥工業(yè)大學(xué) [23]張同同 數(shù)控伺服壓力機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性及機(jī)架有限元分析 .[D]:[碩士學(xué)位論文 ]吉林大學(xué) . [24]黃迅 [D]:[碩士學(xué)位論文 ]上海交通大學(xué) . 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)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(jī)床有限公司。 壓力機(jī)是該公司根據(jù)市場(chǎng)需求而開發(fā)研制的產(chǎn)品。要求我們運(yùn)用有限元分析技術(shù)對(duì) 壓力機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機(jī)產(chǎn)品的性能，質(zhì)量和壽命，降低產(chǎn)品成本提供科學(xué)計(jì)算分析的依據(jù)，增強(qiáng)其產(chǎn)品在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 本課題的目的在于鞏固和擴(kuò)大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決工程中的實(shí)際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究以及資料、信息獲取和分析的能力；培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中使用計(jì)算機(jī)的能力；培養(yǎng)學(xué)生撰寫論文的能力；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神 。 題分析 要求運(yùn)用有限元分析軟件 壓力機(jī) 進(jìn)行有結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析、模態(tài)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) [10]。利用靜態(tài)有限元分析，校核液壓機(jī)機(jī)身部件的強(qiáng)度和剛度，并且根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)以達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。模態(tài)分析可以求出機(jī)身振動(dòng)的固有頻率以及相應(yīng)的振型，分析各種振型對(duì)液壓機(jī)工作狀態(tài)的影響。這對(duì)于了解液壓機(jī)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性以及進(jìn)而改善其結(jié)構(gòu)有重要的意義，為液壓機(jī)的設(shè)計(jì)提供了理論和現(xiàn)實(shí)依據(jù)。主要任務(wù)內(nèi)容有： (1)對(duì) 壓力機(jī)機(jī)身 進(jìn)行三維實(shí)體建模； (2)了解 壓力機(jī) 工作性質(zhì)和工作狀態(tài) ；對(duì)其進(jìn)行工作載荷分析，確定邊界條件及加載方案 [11]； (3)劃分網(wǎng)格，進(jìn)行有限元 結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析，求出機(jī)身的應(yīng)力和應(yīng)變分布規(guī)律， 評(píng)價(jià)載荷對(duì)壓力機(jī)工作性能的影響 [12]； (4)對(duì) 機(jī)身 模型進(jìn)行自由模態(tài)分析，求解 機(jī)身 固有頻率以及相應(yīng)的振型等動(dòng)態(tài)參數(shù)，分析其對(duì)工作狀況的影響 [13]； 根據(jù)分析結(jié)果，在應(yīng)力集中危險(xiǎn)區(qū)域采取措施改善應(yīng)力狀況；在低應(yīng)力區(qū)域，改變相關(guān)尺寸變量，以達(dá)到減輕部件總體質(zhì)量的目的。重新進(jìn)行有限元分析，檢驗(yàn)改變尺寸后的剛度和強(qiáng)度。重復(fù)進(jìn)行以上步驟，直到獲取最佳方案 [14]。 案制定 畫出 力機(jī)的三維模型再導(dǎo)入 件中 [15]。 循 “均勻應(yīng)力區(qū)粗劃，應(yīng)力梯度大的區(qū)域細(xì)劃 ”的原則 [16]。 備在工作時(shí)承受兩個(gè)相反方向的載荷，機(jī)身所受載荷簡(jiǎn)化為對(duì)機(jī)身的兩個(gè)方向的均勻載荷。 力機(jī)通過地腳螺栓與地基項(xiàng)鏈部分的 6 自由度全約束 [17]。 身材料是 度 P=7800kg/18]。 身的優(yōu)化原則是：通過改變機(jī)身結(jié) 構(gòu)，應(yīng)用 許用應(yīng)力和原有的變形為約束，優(yōu)化的目標(biāo)是選擇合適的機(jī)身焊接結(jié)構(gòu)與鋼板厚度，盡量減輕機(jī)身的重量 [19]。 到結(jié)構(gòu)的固有頻率和固有振型 ，檢驗(yàn)這些模態(tài)參數(shù)是否符合模態(tài)參數(shù)準(zhǔn)則 [20]。 3 課題進(jìn)度安 排表 起始日期 工作內(nèi)容 第 1 收集閱讀與課題有關(guān)的中英文資料 15 篇； 翻譯英文資料 ； 第 3 畢業(yè)實(shí)習(xí)，并完成實(shí)習(xí)報(bào)告； 第 5 調(diào)查研究、分析課題，提交開題報(bào)告； 有限元軟件（ 作練習(xí)； 第 8 對(duì)壓力機(jī)機(jī)身進(jìn)行有限元建模研究； 結(jié)構(gòu)分析，有限元計(jì)算，數(shù)據(jù)處理； 第 11 給出優(yōu)化方案及分析結(jié)果 。 撰寫畢業(yè)論文 。 第 13 對(duì)所做工作進(jìn)行總結(jié)、分析、做 備畢業(yè)答辯 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 指導(dǎo)教師意見 ： 1、對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語： 2、對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果 的預(yù)測(cè)： 指導(dǎo)老師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 選題情況 課題名稱 力機(jī) 機(jī)身 結(jié)構(gòu)有限元分析及改進(jìn)設(shè)計(jì) 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(wù)書 有 √ 無 開題報(bào)告 有 √ 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 √ 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度 出勤情況 好 √ 一般 差 工作進(jìn)度 快 按 計(jì)劃進(jìn)行 √ 慢 中期工作匯報(bào)及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績(jī)?cè)u(píng)定： 所在專業(yè)意見： 負(fù)責(zé)人 年 月 日 I 中文摘要 近年來制造業(yè)成為國(guó)家大力支持和發(fā)展的行業(yè)，機(jī)床工業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。然而， 有限元分析技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本，增 強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。本文以閉式壓力機(jī)機(jī)身為研究對(duì)象，利用有限元分析軟件 為分析工具，進(jìn)行有限元靜態(tài)、模態(tài)分析，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行機(jī)身結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)研究。本文對(duì)閉式壓力機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，采用均布載荷的方法對(duì)機(jī)身進(jìn)行加載，將地腳螺栓加以全約束，然后進(jìn)行計(jì)算處理，對(duì)機(jī)身的變形大小和應(yīng)力分布進(jìn)行分析，從而定量確定機(jī)身的薄弱環(huán)節(jié)，并用有限元方法計(jì)算了機(jī)身的角變形。 由于各項(xiàng)參數(shù)都有富余，所以根據(jù)分析結(jié)果， 提出三種改進(jìn)方案以減少機(jī)身材料。 運(yùn)用 行模態(tài)分析，分 析其固有頻率以及對(duì)應(yīng)的振型。了解該壓力機(jī)的模態(tài)特征和動(dòng)態(tài)特征，為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了理論依據(jù)。最后對(duì)論文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了總結(jié)和展望。 關(guān)鍵詞 ： 閉式壓力機(jī)， 有限元 ，靜態(tài)分析 ， 改進(jìn)設(shè)計(jì)，模態(tài)分析 n in of is in of of of of on of on of on of to OF of is by of is to is to It to of It a of s 錄 中文 摘要 ............................................................................................................... Ⅰ ................................................................................................................ Ⅱ 第一章 緒論 ......................................................................................................... 1 言 ................................................................................................................................................... 1 力機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r .......................................................................................................... 1 題 研究背景和 來源 ................................................................................................................... 2 題研究?jī)?nèi)容 ................................................................................................................................ 2 第二章 研究方法及研究工具介紹 ..................................................................... 4 限元法 ........................................................................................................................................ 4 限元研究方法 ............................................................................................................... 4 限元的基本思想 ........................................................................................................... 4 限元的優(yōu)點(diǎn) ..................................................................................................................... 5 限元應(yīng)用的種類 ........................................................................................................... 5 限元軟件的分析步驟 ................................................................................................... 6 維實(shí)體建模軟件 介 ...................................................................................... 6 態(tài)功能介紹 ................................................................................................................ 6 限元分析軟件 介 ......................................................................... 7 第三章 壓力機(jī)機(jī)身的靜態(tài)分析 ......................................................................... 8 身簡(jiǎn)介 ........................................................................................................................................ 8 身有限元分析 ............................................................................................................................ 9 定方案 .............................................................................................................................. 9 限元模型的建立 ....................................................................................................................... 9 元類型的 選擇 .............................................................................................................. 10 元網(wǎng)格的劃分 .............................................................................................................. 10 界條件的施加 .............................................................................................................. 11 邊界約束條件 .................................................................................................................. 11 料特性的施加 .............................................................................................................. 12 算結(jié)果分析 ............................................................................................................................. 12 身的應(yīng)力應(yīng)變要求 ..................................................................................................... 12 力圖形顯示 .................................................................................................................. 13 體變形圖 ........................................................................................................................ 14 部變形圖 .....................................................................................................