J75G-200閉式高速壓力機(jī)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 式高速壓力機(jī)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 指 導(dǎo) 教 師 完 成 日 期 廣陵 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前期工作材料 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 系 部： 專 業(yè)： 設(shè)計(jì)（論文）題目： 式高速壓力機(jī)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 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 式高速壓力 機(jī) 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 √ √ 課題簡介 本課題來源于江蘇揚(yáng)力集團(tuán)有限公司。 式高速壓力 機(jī)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(yùn)用有限元分析技術(shù)對 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)品在市場的競爭力。 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)知識和專業(yè)知識，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識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 式高速壓力 機(jī)機(jī)身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)，并對壓力機(jī)的工作狀況進(jìn)行評估。 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： 畢業(yè)（論文）題目： 式高速壓力機(jī) 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： 年 月 日 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： 本課題來源于江蘇揚(yáng)力集 團(tuán)有限公司。 式高速壓力機(jī) 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(yùn)用有限元分析技術(shù)對 式高速壓力機(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)品在市場的競爭力。 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)知識和專業(yè)知識，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識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)生能夠掌握有限元分析軟件，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 式高速壓力機(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，分析各種振型對壓力機(jī)工作狀態(tài)的影響。這對于了解液壓機(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，為壓力機(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 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， 評價(jià)載荷對壓力機(jī)工作性能的影響； （ 4） 對 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 : 公 稱 壓 力 : 2000 滑塊行程： 30 標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù) : 150~450； 機(jī)身材料：底座 度 37120 ； 橫梁 度 37300 ； 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)，并對壓力機(jī)的工作狀況進(jìn)行評估。 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. [2] 雷小寶 D]： [碩士學(xué)位論文 ]肥工業(yè)大學(xué)， 2007. [3] 張祖芳 D]:[碩士學(xué)位論文 ] 南大學(xué)， 2004. [4] 周平 D]:[碩士學(xué)位論文 ]京理工大學(xué)，2007. [5] 江克斌 , 屠義強(qiáng) , 邵飛 現(xiàn) . 北京 : 國防工業(yè)出社 . [6] 高耀東 , 郭嘉平 械工程應(yīng)用 25 例 . [7] 劉茜，董正身，基于 C 型液壓機(jī)機(jī)身有限元分析，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造， 2006，10018] 劉強(qiáng)，付文智，李明哲 塑性工程學(xué)報(bào) 0(5) [9] 傅志方，華宏星 上海交通大學(xué)出版社 ,2000 [10] 張洪武．有限元分析與 術(shù)基礎(chǔ) [M]．北京：清華大學(xué)出版社， 2004 [11] 傅永華．有限元分析基礎(chǔ)［ M］．武漢：武漢大學(xué)出版社 ,2003． 8． [12] 侯曉望 , 童水光 . 基于有限元分析的液壓機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 [J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào) , 2005, 4: 4613] 尚曉江 , 邱峰 構(gòu)有限元高級分析方法與范例應(yīng)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(gòu)有限元高級分析方法與范例應(yīng)用 水利水電出版社 [16] 章爭榮，孫友松等，開式數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)及其對剛度的影響，鍛壓機(jī)械，2001， 3 [17] 鐘志華，周彥偉 . 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 [18] 雷小燕 中國鐵道出版社 0 [19] 龔曙光 礎(chǔ)應(yīng)用及范例解析 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 5、本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃 起止日期 工 作 內(nèi) 容 第 1： 第 3： 第 5： 第 8： 第 11－ 12 周： 第 13： 收集閱讀與課題有關(guān)的中英文資料 15篇； 翻譯英文資料 ； 畢業(yè)實(shí)習(xí)，并完成實(shí)習(xí)報(bào)告； 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)； 對壓力機(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； 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(jìn)行總結(jié)、分析、做 備畢業(yè)答辯 。 所在專業(yè)審核意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 學(xué)院意見： 院長： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文）開題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號： 專 業(yè)： 設(shè)計(jì)（論文）題目： 式高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu) 有限元分析及改進(jìn)設(shè)計(jì) 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 內(nèi)外高速壓力機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 機(jī)械 行業(yè) 是國民產(chǎn)業(yè)中極其重要的基礎(chǔ)行業(yè) [1]。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對壓力機(jī)需求也越來越多，國內(nèi)國際市場競爭非常激烈。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械 行業(yè)正從以機(jī)器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)代向著高速化、高精化和柔性化的信息時(shí)代發(fā)展，即利用當(dāng)代高科技信息來裝備傳統(tǒng)的機(jī)械行業(yè) [2]。我們運(yùn)用有限元分析技術(shù)對 高速壓力機(jī) 進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析并給出優(yōu)化方案。本課題的研究主要是為了為提高壓力機(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)品在市場的競爭力。本課題中的 式高速壓力機(jī)采用兩種有限元分析軟件 其剛度和強(qiáng)度分別進(jìn)行模擬分析 ,得出機(jī)身的應(yīng)力和變形的分布 ,為結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)提供了可靠的理 論依據(jù) [3]。 高速壓力機(jī)的發(fā)展將近有 100 年的歷史。 1900 年德國的舒勒 (力機(jī)公司發(fā)明生產(chǎn)出世界第一臺自動(dòng)化壓力機(jī) [4]。美國亨利特公司在 1910 年首創(chuàng)四柱底傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的高速壓力機(jī)，當(dāng)時(shí)稱為 ]。在 1955 年以前該機(jī)為高速壓力機(jī)的代表機(jī)型。以后隨著電機(jī)和電器工業(yè)的發(fā)展，各國紛紛研制高速壓力機(jī)。 1953 年德國舒勒公司生產(chǎn)出 1250式雙點(diǎn)壓力機(jī)，行程 20程次數(shù)達(dá)到 150]。后來美國明斯特（ 司推 出的 列超高速壓力機(jī)以及日本會(huì)田公司引進(jìn)瑞士布魯?shù)吕展炯夹g(shù)生產(chǎn) 列 高速壓力機(jī)和 列高速壓力機(jī)也均采用了上傳動(dòng)方式，不但提高了動(dòng)態(tài)精度，也在一定程度上減少了噪聲 [7][8]。 隨著科學(xué)的發(fā)展，技術(shù)的革新，壓力機(jī)的品種越來越多，質(zhì)量越來越好，壓力越來越大，精度也越來越高。目前世界上能夠生產(chǎn)出一流壓力機(jī)的主要國家都是傳統(tǒng)的制造強(qiáng)國，其中以日本、美國和德國為主?，F(xiàn)在和日本、德國并稱為世界三大高速壓力機(jī)生產(chǎn)基地 [6][9]。 世界上已經(jīng)能夠設(shè)計(jì)生產(chǎn)出最 大壓下能力為 60000單動(dòng)壓力機(jī)、最大壓下能力為 32000雙刀壓力機(jī)以及最大壓下能力為 85000多工位壓力機(jī) [10]。 國內(nèi)高速壓力機(jī)是上世紀(jì) 80 年代開始從國外引進(jìn)技術(shù)而發(fā)展起來的。目前，生產(chǎn)高速壓力機(jī)的主要廠家有上海第二鍛壓機(jī)床廠、廈門鍛壓機(jī)床有限公司、諸城鍛壓機(jī)床股份有限公司、寧波機(jī)床廠和江蘇揚(yáng)力集團(tuán)等。我國第一臺高速壓力機(jī)是在 1982 年由 濟(jì)南鑄鍛機(jī)械研究所和北京低壓電器廠共同研制的。該壓力機(jī)公稱力為 600高的速度可達(dá)到 400 次 /后又成功研制了公 稱力 300高速度 600 次 /高速精密壓力機(jī)?？缛? 21 世紀(jì)后，國內(nèi)企業(yè)中徐州鍛壓機(jī)床廠的高速?zèng)_床生產(chǎn)開始形成規(guī)模，先后研制成功了 列閉式高速壓力機(jī)和 V 式高速精密沖床，其沖壓速度分別達(dá)到 600 次 / 1200 次 /1]。目前，由于國內(nèi)材料技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)與國外先進(jìn)技術(shù)存在差距，國內(nèi)高速壓力機(jī)的發(fā)展也受到了相應(yīng)的制約。其中差距主要表現(xiàn)在高速壓力機(jī)的可靠性和加工精度上，在高精度的加工領(lǐng)域內(nèi)缺乏競爭力；國內(nèi)的自動(dòng)控制與補(bǔ)償技術(shù)還未較好的應(yīng)用 于高速壓力機(jī)中，使國內(nèi)產(chǎn)品精度相對先進(jìn)技術(shù)較低；由于國內(nèi)高速壓力機(jī)產(chǎn)品主要通過引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)和自我研發(fā)較少，故而國內(nèi)壓力機(jī)品種和規(guī)格較為單一 [12][13][14]。 限元的發(fā)展與現(xiàn)狀 有限元的的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，就是將實(shí)際結(jié)構(gòu)假象的離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體。實(shí)際結(jié)構(gòu)的物理性能可以通過對離散體進(jìn)行分析，得出滿足工程進(jìn)度的近似結(jié)果來替代對實(shí)際結(jié)構(gòu)的分析，這樣可以解決很多實(shí)際工程需要解決而理論分析又無法解決的復(fù)雜問題。有限元的創(chuàng)立與科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)界需求相關(guān)。 1953 年， 波音公司分析三角形機(jī)翼振動(dòng)時(shí)，將機(jī)翼分成很多片小三角形板，計(jì)算的機(jī)翼結(jié)構(gòu)撓度與小比例模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合是有限元的雛形。 1955 年， . 出矩形單元。 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 [15]。自從 1965 年 “有限元 ”這個(gè)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(yīng)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(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和計(jì)算速度的不斷提高，有限元分析在工程設(shè)計(jì)和分析中得到了越來越廣泛的重視， 已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分析計(jì)算問題的有效途徑，現(xiàn)在從汽車到航天飛機(jī)幾乎所有的設(shè)計(jì)制造都已離不開有限元分析計(jì)算，其在機(jī)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(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛使用已使設(shè)計(jì)水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍。主要表現(xiàn)如下幾方面：增加產(chǎn)品和工程的可靠性；在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)潛在的問題；經(jīng)過分析計(jì)算，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，降低原材料成本；縮短產(chǎn)品投向市場的時(shí)間；模擬試驗(yàn)方案，減少試驗(yàn)次數(shù)，從而減少試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)[16][17][18]。 隨著電子計(jì)算機(jī)速度、容量的提高 ,商品化有限元程序越來越廣泛地被人們所接受 ,人們不必再在編寫程序上花費(fèi)大量的精力。不僅如此 ,商品化有限元程序的發(fā)展 ,還使用戶能夠擺脫手工網(wǎng)格劃分、逐點(diǎn)輸入結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和單元聯(lián)接信息 ,而且通過屏幕菜單方式 ,得到了良好的人機(jī)對話環(huán)境和在計(jì)算結(jié)果分析上鮮明的視覺效果。目前的商品化有限元程序一般分為 3個(gè)部分 ,即前處理部分、處理部分和后處理部分。它們通過互交式計(jì)算機(jī)圖形集中到 19]。 有限元方法的一些發(fā)展趨勢 [20]： （ 1） 與 件的無縫集成 （ 2） 更強(qiáng)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(jié)構(gòu)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 件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國 發(fā)。 它能與多數(shù)件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 I－ ，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級 具之一。軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊 。前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型。分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力。后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。軟件提供了 100 種以上的單元類型，用來模擬工 程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如 。 參考文獻(xiàn) [20] 朱森第 R] 2009(1)： 621] 肖燕 J] 2011(2)： 9922] 張益鋒 ， 夏亮 ， 詹俊勇 閉式高速精密壓力機(jī)機(jī)身分析 [J] 2011， 11(1) [23] 張進(jìn) D]合肥工業(yè)大學(xué)， 2012 [24] 劉運(yùn)璽 速壓力機(jī)工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)仿真及其機(jī)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化 [D] 山東大學(xué)， 2013 [25] 張益鋒 ， 夏亮 ， 詹俊勇 閉式高速精密壓力機(jī)機(jī)身分析 [J] 2011， 11(1) [26] 陳正中 J]1998， 32(5)： 827] 張寶瑋 J]加工） ， 2003， 53(4)： 4128] 蔣舒 [D] 東南大學(xué) ， 2010 [29] 周曉平 J] 1993(4)： 6930] 管培鵬 D]京航空航天大學(xué)， 2012 [31] 王磊 [D] 東南大學(xué) ， 2007 [32] 黃才元 ， 宋志強(qiáng) J]2006， 2， 1233] 趙升噸 ， 張學(xué)來 ， 高長宇等 J]2005， (1). [34] 王華瑜，初克建 R]東省龍口市金泰規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限 公司；北京天圓泰工程造價(jià)咨詢有限公司， 2011 [35] 傅永華 M] 武漢大學(xué)出版社 ， 36] 李人憲 M] 國防工業(yè)出版社 ， 37] 楊先海 ， 褚金奎 ， 尹明富等 J]2003(3)： 10738] 張晉紅 ， 吳風(fēng)林 D]原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 ， 2003 [39] 蔣晨 D]南大學(xué)， 2005 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）： 題的來源 本課題來源于江蘇揚(yáng)力集團(tuán)有限公司。 式高速壓力機(jī) 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(yùn)用有限元分析技術(shù)對 式高速壓力機(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)品在市場的競爭力。 題分析（研究或解決的問題） 運(yùn)用有限元分析軟件 式高速壓力機(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，分析各種振型對壓力機(jī)工作狀態(tài)的影響。這對于了解液壓機(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，為壓力機(jī)的設(shè)計(jì)提供了理論和現(xiàn)實(shí)依據(jù)。主要任務(wù)以及要解決的問題是： （ 1） 對 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，評價(jià)載荷對壓力機(jī)工作性能的影響； （ 4） 對機(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)，分析其對工作狀況的影響 ； （ 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。 案定制 （ 1） 先熟悉和了解 件和 件； （ 2） 在 畫出 式高速壓力機(jī) 的三維模型； （ 3） 將高速壓力機(jī)的模型導(dǎo)入 件； （ 4） 添加材料特性：機(jī)底是 度 ρ=7120㎏ /橫梁 密度 ρ=7300㎏ / 5） 對單元進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)劃分，遵循 “ 均勻應(yīng)力區(qū)粗劃，應(yīng)力梯度大的區(qū)域細(xì)劃 ” 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(jī)進(jìn)行加載：設(shè)備在工作時(shí)承受兩個(gè)相反方向的載荷，機(jī)身所受載荷簡化為對機(jī)身的兩個(gè)方向的均布載荷； （ 8） 對壓力機(jī)進(jìn)行應(yīng)力場分析； （ 9） 分析壓力機(jī)在加載情況下機(jī)身變形情況以及應(yīng)力和應(yīng)變分布規(guī)律； （ 10） 對機(jī)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析優(yōu)化，評價(jià)載荷對壓力機(jī)工作性能的影響，從而選擇合適的機(jī)身尺寸和材料厚度，盡量減輕機(jī)身的重量； （ 11） 對壓力機(jī)進(jìn)行自由模態(tài)分析，得到機(jī)身結(jié)構(gòu)的固有頻率以及相應(yīng)的振型等動(dòng)態(tài)參數(shù)，分析其對工作的狀況的影響； （ 12） 通過分析結(jié)果，改善應(yīng)力狀況和改變相關(guān)尺寸變量，以減輕總體質(zhì)量，然后進(jìn)行有限元分析，檢驗(yàn)剛度和強(qiáng)度，依次重復(fù)以上步驟，直至取得最佳方案。 方案定制框圖 課題分析對所做工作進(jìn)行總結(jié)、分析、做 備畢業(yè)答辯 。 尋找相關(guān)資料，如文獻(xiàn)，圖紙尺寸等 進(jìn)行三維建模 用 據(jù)壓力機(jī)的尺寸畫出三維模型 將三維模型導(dǎo)入 件 先了解 件的基本操作 添加材料特性 材料特性：底座是 度ρ =7120㎏ /橫梁 度 ρ =7300㎏ / 網(wǎng)絡(luò)劃分 設(shè)置好網(wǎng)絡(luò)參數(shù) 添加約束 選擇固定約束，選擇固定端和自由端 添加載荷 求得機(jī)身應(yīng)力及應(yīng)變的分布規(guī)律 進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析 得出機(jī)身固有頻率及相應(yīng)的振型等動(dòng)態(tài)參數(shù) 進(jìn)行模態(tài)分析 得出最佳方案 剛度和強(qiáng)度是否達(dá)要求 Y 改善應(yīng)力狀況和改變機(jī)身尺寸 N 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題工作進(jìn)度計(jì)劃 起止日期 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； 第 8 有限元軟件（ 作練習(xí)； 對壓力機(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－ 12 周 給出優(yōu)化方案及分析結(jié)果 ； 撰寫畢業(yè)論文 ； 第 13 - 15 周 對所做工作進(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“文獻(xiàn)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(shè)計(jì)（論文）結(jié)果 的預(yù)測： 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 指導(dǎo)教師 選題情況 課題名稱 式高速壓力機(jī)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 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負(fù)責(zé)人 年 月 日 實(shí)習(xí) 調(diào)研 報(bào)告 2014 年 4 月 9 日下午 2 點(diǎn)，老師組織我們參觀實(shí)習(xí)，這是我們機(jī)械制造專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，并 作為一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目列入畢業(yè)設(shè)計(jì)的安排中。其目的在于通過實(shí)習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識，理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識面；同時(shí)專業(yè)實(shí)習(xí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生具有創(chuàng)新的精神，拓展我們的發(fā)散性思維，也是學(xué)生接觸社會(huì)的一個(gè)重要途徑，體驗(yàn)企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實(shí)際知識，對我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中起著十分有意義的作用。同時(shí)對我們以后在工作崗位上是從事技術(shù)方面的工作還是管理方面的工作，都將有很大的幫助。帶著激動(dòng)而興奮的心情，我們來到了目的地進(jìn)行參觀。 在研究生的帶領(lǐng)下，我們參觀了揚(yáng)州楊力集團(tuán) 。楊力集團(tuán)有限公司 始創(chuàng) 1966年，總部坐落于長三角沿江工業(yè)走廊核心區(qū)域的揚(yáng)州市邗江經(jīng)濟(jì)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(chǎn)總額 22億元。集團(tuán)下轄揚(yáng)力重機(jī)、揚(yáng)力數(shù)控、揚(yáng)力精機(jī)、揚(yáng)力液壓、揚(yáng)力機(jī)床等五家全資或控股企業(yè)。憑借得天獨(dú)厚的區(qū)域環(huán)境和自身優(yōu)勢，揚(yáng)力集團(tuán)以 46年的光輝歷程，創(chuàng)造了我國鍛壓機(jī)床發(fā)展史上一個(gè)又一個(gè)奇跡，先后榮獲“國家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)”、“中國鍛壓機(jī)床排頭兵”、“中國機(jī)械企業(yè) 500 強(qiáng)”、“全國五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀”等榮譽(yù)和稱號。 2008 年，揚(yáng)力商標(biāo)被國家工商總局正式認(rèn)定 為“中國馳名商標(biāo)”。 此次，我們主要參觀了壓力機(jī)生產(chǎn)車間，通過公司負(fù)責(zé)人的介紹，我了解了楊力集團(tuán)長期致力于壓力機(jī)的開發(fā)與研究。主要產(chǎn)品有 列三圓導(dǎo)柱高速精密壓力機(jī) ； 列閉式雙點(diǎn)高速精密壓力機(jī)等。并且介紹了壓力機(jī)的工作原理，和受力情況。 長期以來，揚(yáng)力集團(tuán)致力于沖、剪、折、激光等各類中高端金屬板材設(shè)備的開發(fā)研制，實(shí)施以“品牌、品質(zhì)、品位”為一體的“三品”戰(zhàn)略，打造技術(shù)一流的職工團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)造國內(nèi)領(lǐng)先的產(chǎn)品品牌，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、汽車、家電、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)國家和地區(qū)。 隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化步伐的加快，今天的揚(yáng)力人正將目光聚焦世界，不惜重金引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)人才、擴(kuò)大投入，瞄準(zhǔn)國際一流水平，加大產(chǎn)品與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，努力實(shí)施從 “ 數(shù)量擴(kuò)張型 ” 到 “ 技術(shù)創(chuàng)新型 ” 、 “ 質(zhì)量增長型 ” 和 “ 服務(wù)推進(jìn)型 ” 轉(zhuǎn)變，以 “ 務(wù)實(shí)、創(chuàng)新、卓越 ” 的精神風(fēng)范和 “ 創(chuàng)新轉(zhuǎn)型、揚(yáng)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(yáng)力的目標(biāo)昂然邁進(jìn)。 總結(jié)這次參觀的感想，我學(xué)習(xí)了不少機(jī)械領(lǐng)域以往所不知道的知識，了解了我們國家機(jī)械現(xiàn)狀和最新進(jìn)展情況，還對機(jī)械 領(lǐng)域的人才需求有了較為系統(tǒng)的了解。也是對以前所學(xué)知識的一個(gè)初審，從這次參觀中，讓我深刻的體會(huì)到了，自身知識的缺乏，和對現(xiàn)代工業(yè)的無知，對于先進(jìn)技術(shù)的不了解，跟不上社會(huì)發(fā)展的步子，自己仍然停留在“原始社會(huì)”?，F(xiàn)代高科技化的生產(chǎn)運(yùn)作，已經(jīng)是隨處可見，然而我 們卻從來沒有真正的體驗(yàn)過。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，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)。我必須加強(qiáng)專業(yè)知識和實(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)競爭激勵(lì)的社會(huì)！ I 中文摘要 有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等 術(shù)的應(yīng)用，對于縮短產(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)競爭力具有重要意義。本論文以壓力機(jī)機(jī)身為研究對象，利用有限元分析軟件 為分析工具，進(jìn)行有結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及模態(tài)分析。 首先， 采用四面體實(shí)體單元建立機(jī)身的三維有限元模型，對壓力機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)和受力特點(diǎn)進(jìn)行分析，確定其載荷分布和約束，分析計(jì)算有限元模型，得到機(jī)身的應(yīng)力與應(yīng)變分布規(guī)律。校 核機(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) ,通過較傳統(tǒng)的人工優(yōu)化找出了比較合理的結(jié)構(gòu)，用加厚材料來矯正變形量過大的問題，用去除受力或變形小區(qū)域的材料來減輕質(zhì)量等。 其次， 運(yùn)用 行模態(tài)分析，分析其固有頻率以及對應(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 動(dòng)態(tài) 設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了理論依據(jù)和基礎(chǔ) 。 最后 ， 對論文的研究內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)和展望。 關(guān)鍵詞：壓力機(jī)，有限元分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)，模態(tài)分析 he of AE to is of to of as as a of to a of of to of to of on of a by to or of to of of of 錄 中文摘要 ............................................................................................................................ I ........................................................................................................................... 一章 緒論 .................................................................................................................... 1 內(nèi)外壓力機(jī)發(fā)展?fàn)顩r ........................................................................................ 1 外壓力機(jī)發(fā)展?fàn)顩r ................................................................................... 1 內(nèi)壓力機(jī)發(fā)展?fàn)顩r ................................................................................... 1 限元分析方法 .................................................................................................... 2 限元理論 .................................................................................................. 2 限元分析軟件的簡介 .............................................................................. 3 身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的有限元運(yùn)用 .................................................................. 4 題來源及選題的目的和意義 ............................................................................ 4 題來源 ...................................................................................................... 4 題的目的和意 義 ...................................................................................... 4 題研究的內(nèi)容和解決的問題 .................................................................. 5 第二章 壓力機(jī)機(jī)身的靜態(tài)分析 ............................................................................... 7 身簡介 ................................................................................................................ 7 元類型的選擇 .......................................................................................... 8 絡(luò)的劃分 .................................................................................................. 9 界條件的施加 ........................................................................................ 10 料特性 ..................................................................................................... 11 算結(jié)果分析 ....................................................................................................... 11 力和變形要求 ......................................................................................... 11 力和變形圖形顯示 ................................................................................ 12 力分析 .................................................................................................... 15 形分析 .................................................................................................... 15 本章小結(jié) ............................................................................................................ 15 第三章 機(jī)身結(jié)構(gòu)的改進(jìn) ........................................................................................... 16 化分析 .............................................................................................................. 16 化方案一 .......................................................................................................... 16 化方案二 .......................................................................................................... 18 化方案三 .......................................................................................................... 20 化方案四 .......................................................................................................... 22 擇最佳方案 ...................................................................................................... 24 章小結(jié) .....................................................................................