关于有限元液压机结构优化设计.pdf

学兔兔 第 2期 (总第 195期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．2 2016年 4月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUTOMATION Apr． 文章编号 ：1672～6413(2016)02—0052—03 基于有限元的液压机结构优化设计米 刘基 冈，徐 晶，张懿骅 (扬州大学 机械工程学院，江苏 扬州 225100) 摘要：为了解决液压机强度较差的问题，利用有限元的结构优化设计方法进行 了液压机改进设计。通过有限 元静态刚强度计算，分析 了原机身设计中的薄弱环节。运用优化设计原理，构建优化数学模型，利用work— bench软件对液压机进行了结构优化。根据优化结果设计的液压机结构最大应力减小23 ，刚强度性能满足 设计要求。 关键词 ：液压机 ；有限元分析 ；尺寸优化 中图分类号：TP391．7 文献标识码 ：A 0 引言 和生成实物三维实物模型，而且特征参数的变更能 自 液压机是一种通用的锻压机械设备，可用于落料 、 动反映到三维模型 中。液压机结构复杂并且细节变化 冲孔和成形等工序，广泛应用于汽车、航空、机械等行 多，因而需简化处理模型：①机身 由钢板整体焊接而 业。开式液压机床身呈 C形，工作时悬臂受力，变形 成，分析中将其视为连续体 ]；②机身部件及载荷在左 较大，床身的刚强度直接影响工件压制质量_】]。传统 右方 向对称 ，建立机身一半对称几何模型；③简化机身 的液压机设计过于依赖设计人员的经验 ，导致设计周 细微局部结构 ，省略尺寸较小且不作为主要承力部分 期长、成本过高、机身笨重 ]。基于结构优化设计的 的螺栓孔和筋板_5]。 方法可 以保证在一定约束条件下，通过改变设计变量， 机身材料为 Q345B，弹性模量 E一2．13×10 获得最优的结构方案。 MPa，泊松 比 一0．27。 本文采用有限元法，对某型号液压机机身结构进 行静态特性分析 ，进而从有限元分析结果出发 ，进行机 身结构尺寸优化设计，以确定合理的设计方案 。 1 机身结构分析 本文所分析的C型液压机为某厂家所研制的板 材矫平液压机 ，公称压力为 2000kN，液压机机身结 构示意图如图1所示 。机身是 C型悬臂结构，在工作 台和油缸下 固定板处所受的最大压力为 2000kN，机 身底板与地面通过地脚螺栓联接 。因为 C型液压机 1一立板 ；2一立板加强板 ；3一腹板 ；4一工作 台； 是开口钢架结构，工作时会产生垂直变形从而导致角 5一油缸下固定板 ；6一油缸上 固定板 变形 ，致使工作 台、腹板和油缸下 固定板之 间发生倾 图 1 液压机机身结构 图 斜 。这些变形将降低液压机矫平精度 ，加剧油缸磨损 。 2．2 网格 划分 网格划分采用 四面体单元，应力均匀区单元大小 为保证所研制液压机的可靠性，需对其结构进行分析 为 50mm，应力梯度大 的区域细化 ，如上下喉 口、横 和校核，为结构优化设计奠定基础 。 梁_6单元大小取 25mm。网格模型共有 93918个节 2 机身有限元分析 点，552